JP6526381B2 - Pad structure and wiring structure of vertical semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、垂直型半導体素子のパッド構造物及び配線構造物に関し、より詳細には、垂直型不揮発性メモリ素子の階段型パッド構造物及びそれを含む配線構造物に関する。   The present invention relates to a pad structure and a wiring structure of a vertical semiconductor device, and more particularly, to a stepped pad structure of a vertical nonvolatile memory device and a wiring structure including the same.

最近、半導体素子の高集積化のために３次元に垂直配列されるメモリセルを具備する垂直型半導体素子が提案されている。垂直型半導体素子は、各メモリセルが垂直方向に積層された構造を有するため、垂直方向に積層された各セルに電気信号を印加しなければならない。従って、セルに電気信号を印加するためのパッド構造及び配線構造は非常に複雑である。   Recently, vertical semiconductor devices having memory cells arranged vertically in three dimensions have been proposed for higher integration of semiconductor devices. Since the vertical semiconductor device has a structure in which each memory cell is stacked in the vertical direction, an electrical signal must be applied to each cell stacked in the vertical direction. Therefore, the pad structure and the wiring structure for applying an electrical signal to the cell are very complicated.

米国特許出願公開第２０１１／０２８４９４６号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2011/0284946 米国特許出願公開第２０１０／００２０６０８号明細書US Patent Application Publication No. 2010/0020608 米国特許出願公開第２０１０／００５２０４２号明細書US Patent Application Publication No. 2010/0052042 米国特許出願公開第２０１０／０１５５８２６号明細書US Patent Application Publication No. 2010/0155826 米国特許出願公開第２０１０／０３２３５０５号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2010/0323505 特開２０１１−２２２９９４号公報JP, 2011-222994, A 特開２００９−１７０６６１号公報JP, 2009-170661, A

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、簡単な工程によって形成できる垂直型半導体素子のパッド構造物を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a pad structure of a vertical semiconductor device which can be formed by a simple process.

また、本発明の目的は、上記パッド構造物を含む配線構造物を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a wiring structure including the above-mentioned pad structure.

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による垂直半導体素子のパッド構造物は、端部の上部面に第１パッド領域を含み、端部が第１位置まで延びるライン形状を有する第１導電ラインと、前記第１導電ラインと離隔して前記第１導電ライン上に備わり、端部の上部面に第２パッド領域を含み、端部が前記第１位置まで延びるライン形状を有し、前記第１パッド領域が露出するように前記第１パッド領域と垂直方向に対向する部位に窪み部を有する第２導電ラインと、を備える。   A pad structure of a vertical semiconductor device according to one aspect of the present invention, which has been made to achieve the above object, has a line shape including a first pad region on the upper surface of the end and the end extending to the first position. And a line shape provided on the first conductive line at a distance from the first conductive line and including a second pad area on the upper surface of the end, the end extending to the first position And a second conductive line having a recess in a portion vertically opposed to the first pad region so as to expose the first pad region.

前記第１及び第２導電ラインは、１階段層を形成し、垂直である第１方向に複数の該階段層が積層される形状を有し得る。
前記階段層が積層された構造物において、上部の階段層が下部の階段層より端部の長さがさらに短い形態の階段形状を有し得る。
前記第２導電ラインに含まれる窪み部は、端部の角部を除去して開いた形状、またはホール形状を有し得る。 The first and second conductive lines may form a step layer, and may have a shape in which a plurality of step layers are stacked in a first direction which is vertical.
In the stacked structure of the step layer, the upper step layer may have a step shape in which the length of the end is shorter than that of the lower step layer.
The recess included in the second conductive line may have an open shape or a hole shape by removing the corner of the end.

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による垂直半導体素子の配線構造物は、互いに離隔して垂直方向である第１方向に順次に積層され、水平方向である第２方向に延びるライン形状を有する第１ワードライン及び第２ワードラインを含み、該第２ワードラインが端部の部位に前記第１ワードラインの上部面の少なくとも一部を露出させる窪み部を含む第１の階段層と、前記第１の階段層上に備わり、前記第２方向に延びるライン形状を有する第３ワードライン及び第４ワードラインを含み、該第４ワードラインが端部の部位に前記第３ワードラインの上部面の少なくとも一部を露出させる窪み部を含み、前記第１の階段層より短い端部の長さを有する第２の階段層と、前記窪み部を通じて露出した第１ワードライン上部面に接触する第１コンタクトプラグと、前記第２ワードラインの上部面に接触する第２コンタクトプラグと、前記窪み部を通じて露出した第３ワードライン上部面に接触する第３コンタクトプラグと、前記第４ワードラインの上部面に接触する第４コンタクトプラグと、を備える。   The wiring structure of the vertical semiconductor device according to one aspect of the present invention made to achieve the above object is sequentially stacked in a first direction which is a vertical direction apart from each other and extends in a second direction which is a horizontal direction. A first step including a first word line and a second word line having a line shape, the second word line including at least a recess at an end portion to expose at least a portion of a top surface of the first word line; Layer, and a third word line and a fourth word line provided on the first step layer and having a line shape extending in the second direction, the fourth word line being an end portion of the third word line A second step layer including a recess for exposing at least a portion of the top surface of the line and having an end length shorter than the first step layer; and a first word line top surface exposed through the recess Close to First contact plug, a second contact plug in contact with the top surface of the second word line, a third contact plug in contact with the top surface of the third word line exposed through the recess, and the fourth word line And a fourth contact plug in contact with the upper surface of the second contact plug.

前記垂直半導体素子の配線構造物は、前記第２の階段層上に、前記第１方向に複数の階断層が垂直に積層され、上部の階段層が下部の階段層より端部の長さがさらに短い形態の階段形状を有する第３〜第ｎ階段層をさらに含むことができる。
前記垂直半導体素子の配線構造物は、前記第１及び第２の階段層がそれぞれ積層された複数個の階段形状の構造物を更に含むことができ、前記複数個の構造物は、前記ワードラインの延長方向と直交する第３方向に互いに平行するように配置され得る。
前記第１及び第２コンタクトプラグは、前記第１の階段層上でジグザグ状に配置され、前記第３及び第４コンタクトプラグは、前記第２の階段層上でジグザグ状に配置され得る。
前記第１及び第２コンタクトプラグは、前記第１の階段層上で一列に配置され、前記第３及び第４コンタクトプラグは、前記第２の階段層上で一列に配置され得る。
前記垂直半導体素子の配線構造物は、前記第１〜第４コンタクトプラグにそれぞれ電気的に接続される第１〜第４配線ラインをさらに含むことができる。 In the wiring structure of the vertical semiconductor device, a plurality of floor faults are vertically stacked in the first direction on the second step layer, and the upper step layer has an end length greater than that of the lower step layer. The method may further include third to n-th step layers having a step shape in a shorter form.
The wiring structure of the vertical semiconductor device may further include a plurality of step-shaped structures in which the first and second step layers are respectively stacked, and the plurality of structures may include the word line. And a third direction orthogonal to the extension direction of
The first and second contact plugs may be arranged in a zigzag on the first step layer, and the third and fourth contact plugs may be arranged in a zigzag on the second step layer.
The first and second contact plugs may be arranged in a row on the first step layer, and the third and fourth contact plugs may be arranged in a row on the second step layer.
The wiring structure of the vertical semiconductor device may further include first to fourth wiring lines electrically connected to the first to fourth contact plugs, respectively.

前記垂直半導体素子の配線構造物は、前記第１及び第２コンタクトプラグの両側にそれぞれ延びる第１及び第２配線ラインを備え、前記第１配線ラインと第１コンタクトプラグとを接続する第１パッドパターンを備え、前記第２配線ラインと第２コンタクトプラグとを接続する第２パッドパターンを備え、前記第３及び第４コンタクトプラグの両側にそれぞれ延びる第３及び第４配線ラインを備え、前記第３配線ラインと第３コンタクトプラグを接続する第３パッドパターンを備え、前記第４配線ラインと第４コンタクトプラグとを接続する第４パッドパターンを備えることができる。
、前記第２及び第４ワードラインに含まれる窪み部は、端部の角部を除去して開いた形状、またはホール形状を有し得る。 The interconnection structure of the vertical semiconductor device may include first and second interconnection lines respectively extending on both sides of the first and second contact plugs, and a first pad connecting the first interconnection line and the first contact plug. A pattern including a second pad pattern connecting the second wiring line and the second contact plug, and third and fourth wiring lines extending respectively on both sides of the third and fourth contact plugs; A third pad pattern may be provided to connect the third wiring line and the third contact plug, and a fourth pad pattern may be provided to connect the fourth wiring line and the fourth contact plug.
The depressions included in the second and fourth word lines may have an open shape or a hole shape by removing the corner of the end.

上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様による垂直半導体素子の配線構造物は、ｎ層によって互いに離隔して垂直方向である第１方向に順次に積層され、水平方向である第２方向にそれぞれ延びる第１〜第ｎ層ワードラインを含み、第２〜第ｎ層ワードラインには下部に位置するワードラインの端部の一部を露出させる窪み部を含む第１の階段層と、前記第１の階段層上に備わり、前記下部から上部に行くにつれて端部の長さが短くなる階段形状を有し、ｍ層によって順次に垂直に積層されて前記第２方向に延びる第１〜第ｍワードラインを含み、第２〜第ｍ層ワードラインには下部に位置するワードラインの端部の一部を露出させる窪み部を含む第２の階段層と、前記窪み部を通じて露出したワードラインの上部面にそれぞれ接触する第１コンタクトプラグと、前記各段階層内の最上部ワードラインの上部面にそれぞれ接触する第２コンタクトプラグと、を備える。   The wiring structure of the vertical semiconductor device according to another aspect of the present invention made to achieve the above object is sequentially stacked in a first direction which is a vertical direction apart from each other by an n layer and is a horizontal direction. A first step layer including first to n-th layer word lines respectively extending in two directions, and a second to n-th word line including a recess for exposing a part of an end of the word line located below And having a step shape provided on the first step layer, the length of the end decreasing from the bottom to the top, and the layers are sequentially stacked vertically by the m layer and extend in the second direction A second step layer including a first to m-th word line, and a second to m-th word line including a recess for exposing a part of an end of the word line located below, and exposing through the recess Each on the top surface of the word line Comprising a first contact plug touch, and a second contact plug which respectively contact the upper surface of the uppermost word lines of the respective stages layer.

前記垂直半導体素子の配線構造物は、前記第１及び第２の階段層を含む階段層がそれぞれ積層された複数個の階段形状の構造物をさらに含むことができ、前記複数個の構造物は、前記ワードラインの延長方向と直交する第３方向に互いに平行するように配置され得る。
前記垂直半導体素子の配線構造物は、同じ層に形成されるワードラインに接続される第１コンタクトプラグ及び第２コンタクトプラグをそれぞれ電気的に接続する配線ラインをさらに含むことができる。 The wiring structure of the vertical semiconductor device may further include a plurality of step-shaped structures in which step layers including the first and second step layers are respectively stacked, the plurality of structures being And may be disposed parallel to each other in a third direction orthogonal to the extension direction of the word line.
The wiring structure of the vertical semiconductor device may further include a wiring line electrically connecting a first contact plug and a second contact plug connected to a word line formed in the same layer.

本発明によれば、垂直型半導体素子のパッド構造物を、簡単な工程を通じて形成できる。また、本発明による配線構造物は簡単な構造を有する。従って、配線構造物を形成するための工程費用を削減することができる。   According to the present invention, the pad structure of the vertical semiconductor device can be formed through a simple process. Also, the wiring structure according to the present invention has a simple structure. Therefore, the process cost for forming the wiring structure can be reduced.

本発明の一実施形態による垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を説明するための斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a step-type pad structure of a vertical semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態による垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を説明するための斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a step-type pad structure of a vertical semiconductor device according to another embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態による垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を説明するための斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a step-type pad structure of a vertical semiconductor device according to another embodiment of the present invention. 本発明の更に他の実施形態による垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を説明するための斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of a step-type pad structure of a vertical semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による垂直型半導体素子の配線構造物を説明するための斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a wiring structure of a vertical semiconductor device according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態による垂直型半導体素子の配線構造物を説明するための平面図である。FIG. 5 is a plan view of a wiring structure of a vertical semiconductor device according to an embodiment of the present invention; 図６をＡ−Ａ’に沿って切断した断面図ある。FIG. 7 is a cross-sectional view of FIG. 6 taken along A-A ′. 図６をＢ−Ｂ’に沿って切断した断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of FIG. 6 taken along the line B-B ′. 本発明の他の実施形態による垂直型半導体素子の配線構造物を説明するための斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a wiring structure of a vertical semiconductor device according to another embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態による垂直型半導体素子の配線構造物を説明するための平面図である。FIG. 6 is a plan view for explaining a wiring structure of a vertical semiconductor device according to another embodiment of the present invention. 図１０をＡ−Ａ’に沿って切断した断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of FIG. 10 cut along A-A ′. 図１０をＢ−Ｂ’に沿って切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected FIG. 10 along B-B '. 本発明の他の実施形態による垂直型半導体素子の配線構造物を説明するための平面図である。FIG. 6 is a plan view for explaining a wiring structure of a vertical semiconductor device according to another embodiment of the present invention. 図１３をＩ−Ｉ’に沿って切断した断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view of FIG. 13 taken along I-I ′. 図１３をＩＩ−ＩＩ’に沿って切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected FIG. 13 along II-II '. 本発明の他の実施形態による垂直型半導体素子の配線構造物を説明するための平面図である。FIG. 6 is a plan view for explaining a wiring structure of a vertical semiconductor device according to another embodiment of the present invention. 図１６をＩ−Ｉ’に沿って切断した断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view of FIG. 16 taken along I-I ′. 図１６をＩＩ−ＩＩ’に沿って切断した断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view of FIG. 16 taken along the line II-II ′. 図１に示した垂直型半導体素子の階段型パッド構造物の形成方法を説明するための斜視図である。FIG. 6 is a perspective view for explaining a method of forming the step-shaped pad structure of the vertical semiconductor device shown in FIG. 1; 図１に示した垂直型半導体素子の階段型パッド構造物の形成方法を説明するための斜視図である。FIG. 6 is a perspective view for explaining a method of forming the step-shaped pad structure of the vertical semiconductor device shown in FIG. 1; 図１に示した垂直型半導体素子の階段型パッド構造物の形成方法を説明するための斜視図である。FIG. 6 is a perspective view for explaining a method of forming the step-shaped pad structure of the vertical semiconductor device shown in FIG. 1; 図１に示した垂直型半導体素子の階段型パッド構造物の形成方法を説明するための斜視図である。FIG. 6 is a perspective view for explaining a method of forming the step-shaped pad structure of the vertical semiconductor device shown in FIG. 1; 図１に示した垂直型半導体素子の階段型パッド構造物の形成方法を説明するための斜視図である。FIG. 6 is a perspective view for explaining a method of forming the step-shaped pad structure of the vertical semiconductor device shown in FIG. 1; 図１に示した垂直型半導体素子の階段型パッド構造物の形成方法を説明するための斜視図である。FIG. 6 is a perspective view for explaining a method of forming the step-shaped pad structure of the vertical semiconductor device shown in FIG. 1; 図１に示した垂直型半導体素子の階段型パッド構造物の形成方法を説明するための斜視図である。FIG. 6 is a perspective view for explaining a method of forming the step-shaped pad structure of the vertical semiconductor device shown in FIG. 1; 図１に示した垂直型半導体素子の階段型パッド構造物の形成方法を説明するための斜視図である。FIG. 6 is a perspective view for explaining a method of forming the step-shaped pad structure of the vertical semiconductor device shown in FIG. 1; 図１に示した垂直型半導体素子の階段型パッド構造物の他の形成方法を説明するための斜視図である。FIG. 7 is a perspective view for explaining another method of forming the step-shaped pad structure of the vertical semiconductor device shown in FIG. 1; 図１に示した垂直型半導体素子の階段型パッド構造物の他の形成方法を説明するための斜視図である。FIG. 7 is a perspective view for explaining another method of forming the step-shaped pad structure of the vertical semiconductor device shown in FIG. 1; 本発明の一実施形態による垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を説明するための斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a step-type pad structure of a vertical semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 図２９に示した垂直型半導体素子の階段型パッド構造物の形成方法を説明するための斜視図である。FIG. 30 is a perspective view for illustrating a method of forming the step-like pad structure of the vertical semiconductor device shown in FIG. 29. 図２９に示した垂直型半導体素子の階段型パッド構造物の形成方法を説明するための斜視図である。FIG. 30 is a perspective view for illustrating a method of forming the step-like pad structure of the vertical semiconductor device shown in FIG. 29. 図２９に示した垂直型半導体素子の階段型パッド構造物の他の形成方法を説明するための斜視図である。FIG. 30 is a perspective view for explaining another method of forming the step-shaped pad structure of the vertical semiconductor device shown in FIG. 29. 図２９に示した垂直型半導体素子の階段型パッド構造物の他の形成方法を説明するための斜視図である。FIG. 30 is a perspective view for explaining another method of forming the step-shaped pad structure of the vertical semiconductor device shown in FIG. 29. 図５〜図８に示した配線構造物の形成方法を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the formation method of the wiring structure shown in FIGS. 5-8. 図５〜図８に示した配線構造物の形成方法を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the formation method of the wiring structure shown in FIGS. 5-8. 本発明の一実施形態による垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を説明するための断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a step-type pad structure of a vertical semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 図３６に示した階段型パッド構造物の斜視図である。FIG. 37 is a perspective view of the step-type pad structure shown in FIG. 36. 本発明の一実施形態による垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を説明するための斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a step-type pad structure of a vertical semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を説明するための断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a step-type pad structure of a vertical semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 図３９に示した階段型パッド構造物の斜視図である。FIG. 40 is a perspective view of the step-type pad structure shown in FIG. 39. 本発明の一実施形態による垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を説明するための斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a step-type pad structure of a vertical semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を説明するための断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a step-type pad structure of a vertical semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を説明するための断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a step-type pad structure of a vertical semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を説明するための斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a step-type pad structure of a vertical semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による情報処理システムを図示したブロックダイアグラムである。1 is a block diagram illustrating an information processing system according to an embodiment of the present invention.

以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照ながら、詳細に説明する。   Hereinafter, specific examples of modes for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明の各図面において、構造物のサイズは、本発明の説明の都合上、実際より拡大して図示している。   In each of the drawings of the present invention, the size of the structure is shown larger than it actually is for convenience of the description of the present invention.

本明細書において、多様な構成要素を説明するために、第１、第２等の用語を使用しているが、構成要素はこれらの用語によって限定されない。これらの用語は、１つの構成要素を他の構成要素と区別する目的で使用する。   In the present specification, first, second and other terms are used to describe various components, but the components are not limited by these terms. These terms are used to distinguish one component from another.

本明細書で使用する用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用するものであって、本発明を限定しようとする意図で使用していない。本明細書において、単数の表現は、文脈上明白に単数であると特定していない限り、複数の表現を含む。本明細書において、「含む」または「有する」等の用語は、明細書に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものが存在するということを意味する。したがって、１つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加の可能性を予め排除しない。   The terms used herein are merely used to describe particular embodiments and are not used in an attempt to limit the present invention. As used herein, the singular form includes the plural, unless the context clearly indicates otherwise. As used herein, the terms "including" or "having" are intended to mean that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described herein are present. . Thus, the possibility of the presence or addition of one or more other features or numbers, steps, acts, components, parts, or combinations thereof is not precluded in advance.

本明細書において、各層（膜）、領域、電極、パターン、または構造物が、他の対象物である基板、各層（膜）、領域、電極、またはパターンの「上に」、「上部に」、または「下部」に形成されると表現する場合がある。この場合、各層（膜）、領域、電極、パターン、または構造物が、直接に他の基板、各層（膜）、領域、またはパターンの上に形成されるかまたは下に位置するということを意味するものだけではない。即ち、他の層（膜）、他の領域、他の電極、他のパターン、または他の構造物が、他の対象物や基板などの上に追加的に形成することも意味する。   As used herein, each layer (film), region, electrode, pattern, or structure is "on", "on top" of the substrate, layer (film), region, electrode, or pattern that is the other object. Or, it may be expressed as being formed in the "lower part". In this case, it means that each layer (film), region, electrode, pattern or structure is directly formed on or below another substrate, each layer (film), region or pattern. It is not just what you do. That is, it means that another layer (film), another region, another electrode, another pattern, or another structure is additionally formed on another object, a substrate, or the like.

本明細書に開示する各実施形態およびその変形例に関する特定の構造的ないし機能的説明は、単に各実施形態およびその変形例を説明するための目的で例示したものである。本発明の実施形態は多様な形態で実施可能であり、本明細書で説明した実施形態に限定されない。即ち、本発明は多様に変更でき、種々な実施形態を有することができる。図面で例示した特定の実施形態は、本発明の本質を理解するために、本明細書で詳細に説明したものである。したがって、本発明の保護範囲は、これらの特定の開示形態に限定されず、本発明の技術的思想及び特許請求の範囲に含まれる全ての変更、均等物ないし代替物を含むと理解すべきである。   The specific structural or functional descriptions of the embodiments disclosed in the specification and the modifications thereof are merely illustrated for the purpose of describing the embodiments and the modifications thereof. The embodiments of the present invention can be implemented in various forms and are not limited to the embodiments described herein. That is, the present invention can be variously modified and can have various embodiments. The particular embodiments illustrated in the drawings have been described in detail herein in order to understand the nature of the invention. Therefore, it is to be understood that the protection scope of the present invention is not limited to these specific disclosure forms, but includes all modifications, equivalents, and alternatives included in the technical spirit and claims of the present invention. is there.

図１は、本発明の一実施形態による垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を説明するための斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view for explaining a stepped pad structure of a vertical semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

以下において、基板上面に対して垂直な方向を第１方向、基板上面に平行して互いに直交する２つの方向をそれぞれ第２及び第３方向として定義する。第２方向はワードラインの延長方向である。また、図面上において矢印で表示した方向及びその反対方向は全て同じ方向と見なす。上述した方向の定義は、以後の全ての図面において同じである。   Hereinafter, a direction perpendicular to the upper surface of the substrate is defined as a first direction, and two directions parallel to the upper surface of the substrate and orthogonal to each other are defined as second and third directions, respectively. The second direction is the word line extension direction. Further, in the drawings, the direction indicated by the arrow and the opposite direction are considered to be the same direction. The definition of the direction mentioned above is the same in all the subsequent drawings.

図１には、ワードラインの部分を明確に示すために、基板、第１絶縁膜などを示していない。後述する図２６には、図１で省略した基板及び第１絶縁膜を示している。   The substrate, the first insulating film and the like are not shown in FIG. 1 in order to clearly show the part of the word line. FIG. 26 described later shows the substrate and the first insulating film which are omitted in FIG.

図１及び図２６を参照すると、メモリセルが形成されるセル形成領域Ａとこれらのセルを接続するための配線が形成される配線形成領域Ｂを含む基板（図示せず）が設けられる。配線形成領域Ｂは、セル形成領域Ａの両側の端部の部位に位置する。   Referring to FIGS. 1 and 26, there is provided a substrate (not shown) including a cell formation region A in which a memory cell is formed and a wiring formation region B in which a wiring for connecting these cells is formed. The wiring formation region B is located at the end of the cell formation region A on both sides.

セル形成領域の基板上には第１方向に沿って延びる柱状構造物１２０を備える。柱状構造物１２０の底面は基板表面に接触する形状を有する。図示していないが、柱状構造物１２０の側壁を囲むように順次に積層されたトンネル絶縁膜パターン、第１電荷保存膜パターン、及び第１ブロッキング膜パターンが含まれる。   A columnar structure 120 extending along a first direction is provided on the substrate in the cell formation region. The bottom surface of the columnar structure 120 has a shape in contact with the substrate surface. Although not shown, a tunnel insulating film pattern, a first charge storage film pattern, and a first blocking film pattern, which are sequentially stacked to surround the sidewall of the columnar structure 120, are included.

柱状構造物１２０は、内部が充填されたシリンダ型のチャネルパターン、またはその内部が空いた中空シリンダ型（例えば、マカロニ型）のチャネルパターンを含む。チャネルパターンがマカロニ型の場合、チャネルパターンの内部は絶縁物質で満たされる。また、柱状構造物と基板表面が直接接触する下部部位は内部が充填されたシリンダ型のチャネルパターンを有し、残りの上部部位は内部が空いた中空シリンダ型のチャネルパターンを有してもよい。柱状構造物１２０は、チャネルパターンを含み、多様な形態で設計され得る。従って、柱状構造物１２０は上述した構造に限定されない。   The columnar structure 120 includes a cylinder type channel pattern filled inside or a hollow cylinder type (for example, macaroni type) channel pattern inside. When the channel pattern is macaroni type, the inside of the channel pattern is filled with an insulating material. In addition, the lower part where the columnar structure and the substrate surface are in direct contact may have a cylinder type channel pattern filled inside, and the remaining upper part may have a hollow cylinder type channel pattern free inside. . The columnar structure 120 includes a channel pattern and may be designed in various forms. Accordingly, the columnar structure 120 is not limited to the above-described structure.

基板１００上にはパッド絶縁膜１０２を備える。パッド絶縁膜１０２上には第１方向に互いに離隔するように配置されたワードライン１３０ａ、１３０ｂを備える。ワードライン１３０ａとワードライン１３０ｂとの間には第１絶縁膜１０６が挿入される。即ち、ワードライン１３０ａ、１３０ｂ、及び第１絶縁膜１０６が繰り返し積層された形状を有する。ワードライン１３０ａとワードライン１３０ｂとは第１絶縁膜１０６によって第１方向に互いに絶縁される。   A pad insulating film 102 is provided on the substrate 100. Word lines 130a and 130b are disposed on the pad insulating layer 102 to be spaced apart from each other in the first direction. A first insulating film 106 is inserted between the word line 130a and the word line 130b. That is, the word lines 130a and 130b and the first insulating film 106 are repeatedly stacked. The word lines 130 a and the word lines 130 b are mutually insulated in the first direction by the first insulating film 106.

ワードライン１３０ａ、１３０ｂは、柱状構造物１２０を囲んで第２方向に延びる。即ち、柱状構造物１２０はワードライン１３０ａ、１３０ｂを貫通する形状を有する。例えば、ワードライン１３０ａ、１３０ｂは柱状構造物のブロッキング膜パターン上に形成される。また、ワードライン１３０ａ、１３０ｂは第２方向にセル形成領域Ａ及び配線形成領域Ｂまで延びた形状を有する。ワードライン１３０ａ、１３０ｂは導電物質を含む。一例として、ワードライン１３０ａ、１３０ｂは金属物質、導電性半導体物質、金属窒化物などを含む。   The word lines 130 a and 130 b extend in the second direction around the columnar structure 120. That is, the columnar structure 120 has a shape passing through the word lines 130a and 130b. For example, the word lines 130a and 130b may be formed on the blocking layer pattern of the columnar structure. Also, the word lines 130a and 130b have shapes extending to the cell formation region A and the wiring formation region B in the second direction. The word lines 130a and 130b include conductive materials. For example, the word lines 130a and 130b may include metal materials, conductive semiconductor materials, metal nitrides, and the like.

第１方向に、ワードライン１３０ａ、１３０ｂ、及び第１絶縁膜１０６が繰り返し積層された構造をワードライン構造物と称する。ワードライン構造物は第３方向に互いに平行するように繰り返して配置される。   A structure in which the word lines 130a and 130b and the first insulating film 106 are repeatedly stacked in the first direction is referred to as a word line structure. The word line structures are repeatedly arranged to be parallel to one another in the third direction.

セル形成領域Ａのワードライン１３０ａ、１３０ｂは、各セルのコントロールゲートまたは選択トランジスタのゲートとして提供される。   The word lines 130a and 130b of the cell formation area A are provided as control gates of respective cells or gates of select transistors.

上記構造を有する垂直型半導体素子は、ＮＡＮＤフラッシュメモリ素子であってもよい。柱状構造物の最下部及び最上部のトランジスタは選択トランジスタとして提供される。また、選択トランジスタの間にセルトランジスタが接続された構造を有する。   The vertical semiconductor device having the above structure may be a NAND flash memory device. The bottom and top transistors of the pillar structure are provided as selection transistors. In addition, cell transistors are connected between select transistors.

配線形成領域Ｂのワードライン１３０ａ、１３０ｂは、配線を形成するためのパッド領域として提供される。以下において、配線形成領域に位置するワードラインの端部の部位をパッド構造物１２６と称する。   The word lines 130a and 130b of the wiring formation area B are provided as pad areas for forming a wiring. Hereinafter, the end portion of the word line located in the wiring formation region is referred to as a pad structure 126.

パッド構造物１２６は階段形状を有する。即ち、パッド構造物１２６は複数の階段層１３２を含む。パッド構造物１２６は上部から下部に行くにつれて第２方向にさらに長く延びた形状を有する。パッド構造物１２６は下部が上部に比べて側方にさらに突出する。   The pad structure 126 has a stepped shape. That is, the pad structure 126 includes a plurality of step layers 132. The pad structure 126 has a shape extending further in the second direction from the top to the bottom. The pad structure 126 protrudes further laterally at the lower portion than at the upper portion.

パッド構造物１２６において、１つの同一階段層１３２には少なくとも２つのワードラインが垂直方向に積層される。即ち、１層の階段層１３２には少なくとも２つのワードライン１３０ａ、１３０ｂ、及びワードライン１３０ａとワードライン１３０ｂとの間に位置する２つの第１絶縁膜１０６を含む。本実施形態の場合、１層の階段層１３２には２つのワードライン１３０ａ、１３０ｂが積層される。以下、１層の階段層１３２で下部に位置するワードラインを第１ワードライン１３０ａ、上部に位置するワードラインを第２ワードライン１３０ｂ、として説明する。このように、１層の階段層１３２に２つのワードライン１３０ａ、１３０ｂが積層されるため、図示するように、８つのワードラインが積層される場合、４層の階段層１３２を具備する。   In the pad structure 126, at least two word lines are vertically stacked in one and the same step layer 132. That is, one step layer 132 includes at least two word lines 130a and 130b, and two first insulating films 106 located between the word lines 130a and 130b. In the case of the present embodiment, two word lines 130 a and 130 b are stacked in one step layer 132. Hereinafter, a word line located in the lower part of the staircase layer 132 of one layer will be described as a first word line 130a, and a word line located in the upper part will be described as a second word line 130b. As described above, since two word lines 130a and 130b are stacked in one step layer 132, four step layers 132 are provided when eight word lines are stacked as illustrated.

また、１層の階段層１３２に位置するワードライン１３０ａ、１３０ｂは上部面から見て、各ワードラインの上部面の少なくとも一部が互いに重ならない。従って、１層の階段層１３２に含まれる第１及び第２ワードライン１３０ａ、１３０ｂの端部はその形状がそれぞれ異なる。   Also, the word lines 130a and 130b located in the single step layer 132 do not overlap at least a portion of the top surface of each word line when viewed from the top surface. Accordingly, the end portions of the first and second word lines 130a and 130b included in the single step layer 132 have different shapes.

本実施形態の場合、第２ワードライン１３０ｂは、端部の一部分をエッチングして形成した窪み部１３６を含み、エッチングしていない部位が側方に突出した形状を有する。窪み部１３６は、側壁の一部が開いた形状を有する。以下において、上記のような形状の窪み部１３６を開放窪み部と称する。   In the case of the present embodiment, the second word line 130 b includes a recessed portion 136 formed by etching a part of the end, and the non-etched portion has a shape protruding laterally. The recess 136 has a shape in which a part of the side wall is open. In the following, the hollow portion 136 shaped as described above is referred to as an open hollow portion.

即ち、第２ワードライン１３０ｂは、第３方向に沿って、前方部分に窪み部１３６を含み、後方部分が側方に突出した形状を有する。窪み部１３６は２つの角が開いた形状を有する。従って、１つの第２ワードラインは１つの突出した部位を有する。   That is, the second word line 130b includes a recess 136 in the front portion along the third direction, and the rear portion has a laterally protruding shape. The recess 136 has a shape with two open corners. Thus, one second word line has one protruding portion.

一方、第１ワードライン１３０ａは、上述した窪み部を具備せずに第２ワードラインの突出した部位まで延びた形状を有する。従って、第２ワードラインの窪み部１３６を通じて、第１ワードライン１３０ａの上部面の一部分は第２ワードライン１３０ｂによって遮られない。この時、第１ワードライン１３０ａの上部には第１絶縁膜１０６が残る。   On the other hand, the first word line 130a does not have the above-described recess and has a shape extending to the protruding portion of the second word line. Therefore, a portion of the top surface of the first word line 130a is not interrupted by the second word line 130b through the recess 136 of the second word line. At this time, the first insulating film 106 remains on the first word line 130a.

第２ワードライン１３０ｂの突出した部位は、第２パッド領域１３４ｂとして提供される。また、第１ワードライン１３０ａにおいて、窪み部１３６によって露出した部位は第１パッド領域１３４ａとして提供される。第１及び第２パッド領域１３４ａ、１３４ｂは、後述する電気配線のためのコンタクトプラグが接触できる程度の十分な上部面積を有するように形成される。   The protruding portion of the second word line 130b is provided as a second pad area 134b. Also, in the first word line 130a, the portion exposed by the recess 136 is provided as a first pad area 134a. The first and second pad regions 134a and 134b are formed to have an upper surface area sufficient to allow contact plugs for electrical interconnection described later to be in contact.

ワードライン構造物の端部の部位は、上述した階段型パッド構造物１２６の形状を有する。即ち、第３方向に平行して配置される各ワードライン構造物は全て同じ形状を有する。従って、第３方向に並んで配置される各ワードライン構造物は同じ形状の階段型パッド構造物１２６を有する。   The end portion of the word line structure has the shape of the stepped pad structure 126 described above. That is, each word line structure disposed parallel to the third direction has the same shape. Therefore, each word line structure arranged in the third direction has a step pad structure 126 of the same shape.

図示していないが、階段型パッド構造物１２６は上部層間絶縁膜によって覆われる。   Although not shown, the stepped pad structure 126 is covered by the upper interlayer dielectric.

図１では、階段型パッド構造物が片方の端部の部位にだけ配置されている。しかし、これとは異なる他の実施形態として、階段型パッド構造物を反対側の端部の部位にも同じ形態を有して配置してもよい。即ち、第２方向に沿って両側に階段型パッド構造物が配置される。   In FIG. 1, the step pad structure is disposed only at one end. However, as another embodiment different from this, the stepped pad structure may be disposed in the same form at the opposite end. That is, the step pad structure is disposed on both sides along the second direction.

図２は、本発明の他の実施形態による垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を説明するための斜視図である。   FIG. 2 is a perspective view illustrating a stepped pad structure of a vertical semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

図２に示す階段型パッド構造物は、パッド領域のワードライン形状を除いて図１に示した階段型パッド構造物と同一である。従って、図１を参照した説明と重複する説明は省略する。図２では１つの階段型パッド構造物だけを示しているが、図示したものと同じパッド構造物が第３方向に並んで配置される。   The stepped pad structure shown in FIG. 2 is the same as the stepped pad structure shown in FIG. 1 except for the word line shape of the pad area. Therefore, the description overlapping with the description with reference to FIG. 1 is omitted. Although only one stepped pad structure is shown in FIG. 2, the same pad structures as those shown in the drawing are arranged side by side in the third direction.

図２を参照すると、階段型パッド構造物において、１層の階段層１３２には少なくとも２つのワードライン１３０ａ、１３０ｂが第１方向に積層さる。本実施形態の場合、１層の階段層１３２には２つのワードライン１３０ａ、１３０ｂが積層される。   Referring to FIG. 2, in the step pad structure, at least two word lines 130a and 130b are stacked in a first direction on the step layer 132 of one layer. In the case of the present embodiment, two word lines 130 a and 130 b are stacked in one step layer 132.

１層の階段層１３２において、上部に位置する第２ワードライン１３０ｂは端部の一部分がエッチングされて形成された開放窪み部１３６ａを含み、エッチングされていない部位が側方に突出した形状を有する。第２ワードライン１３０ｂにおいて、第３方向に沿って、前方部分に窪み部１３６ａが含まれ、窪み部１３６ａの前後には側方に突出した形状を有する。窪み部１３６ａは１つの角部が矩形に開かれた形状を有する。窪み部１３６ａの開かれた部位は、ワードラインの第２方向の端部に該当する。従って、１つの第２ワードラインは窪み部１３６ａの両側に２つの突出部位を有する。   In the single step layer 132, the second word line 130b located at the top includes an open recess 136a formed by etching a part of the end, and the non-etched portion has a laterally projecting shape. . In the second word line 130b, the recessed portion 136a is included in the front portion along the third direction, and has a shape projecting laterally before and behind the recessed portion 136a. The recess 136a has a shape in which one corner is opened in a rectangular shape. The open portion of the recess 136a corresponds to the end of the word line in the second direction. Therefore, one second word line has two projecting portions on both sides of the recess 136a.

一方、第１ワードライン１３０ａは、窪み部１３６ａを具備せずに第２ワードライン１３０ｂの突出した部位まで延びた形状を有する。従って、第２ワードライン１３０ｂの窪み部１３６ａを通じて、第１ワードライン１３０ａの上部面の一部分は第２ワードライン１３０ｂによって遮られない。   On the other hand, the first word line 130a does not include the recess 136a, and has a shape extending to the protruding portion of the second word line 130b. Therefore, a portion of the top surface of the first word line 130a is not blocked by the second word line 130b through the recess 136a of the second word line 130b.

第２ワードライン１３０ｂの突出した部位は、第２パッド領域１３４ｂとして提供される。また、第１ワードラインにおいて、窪み部１３６ａによって露出した部位は第１パッド領域１３４ａとして提供される。第１及び第２パッド領域１３４ａ、１３４ｂは、後述する電気配線のためのコンタクトプラグが接触できる程度の十分な上部面積を有するように形成される。   The protruding portion of the second word line 130b is provided as a second pad area 134b. In the first word line, the portion exposed by the recess 136a is provided as a first pad region 134a. The first and second pad regions 134a and 134b are formed to have an upper surface area sufficient to allow contact plugs for electrical interconnection described later to be in contact.

図３は、本発明の他の実施形態による垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を説明するための斜視図である。   FIG. 3 is a perspective view of a stepped pad structure of a vertical semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

図３に示す階段型パッド構造物は、パッド領域のワードライン形状を除いて図１に示した階段型パッド構造物と同一である。従って、図１を参照した説明と重複する説明は省略する。図３では１つの階段型パッド構造物だけを示しているが、図示したものと同じパッド構造物が第３方向に互いに平行するように配置される。   The stepped pad structure shown in FIG. 3 is identical to the stepped pad structure shown in FIG. 1 except for the word line shape of the pad area. Therefore, the description overlapping with the description with reference to FIG. 1 is omitted. Although only one stepped pad structure is shown in FIG. 3, the same pad structures as illustrated are arranged parallel to one another in the third direction.

図３を参照すると、階段型パッド構造物において、１層の階段層１３２には少なくとも２つのワードライン１３０ａ、１３０ｂが垂直方向に積層される。本実施形態の場合、１層の階段層１３２には２つのワードライン１３０ａ、１３０ｂが積層される。   Referring to FIG. 3, in the step pad structure, at least two word lines 130a and 130b are vertically stacked in one step layer 132. In the case of the present embodiment, two word lines 130 a and 130 b are stacked in one step layer 132.

１層の階段層１３２において、上部に位置する第２ワードライン１３０ｂは端部の部位に閉じられた開口部１３６ｂ、即ちホール形状の開口部１３６ｂを含む。開口部１３６ｂが形成されていない第２ワードライン１３０ｂの端部の上部面は第２パッド領域１３４ｂとして提供される。   In the single step layer 132, the second word line 130b located at the top includes a closed opening 136b at the end, that is, a hole-shaped opening 136b. An upper surface of an end of the second word line 130b where the opening 136b is not formed is provided as a second pad region 134b.

第１ワードライン１３０ａは、開口部１３６ｂを含まずに第２ワードライン１３０ｂの端部まで延びた形状を有する。従って、第２ワードライン１３０ｂの開口部を通じて、第１ワードライン１３０ａの上部面の一部分は第２ワードライン１３０ｂによって遮られない。開口部１３６ｂを通じて露出した第１ワードライン１３０ａの上部面は第１パッド領域１３４ａとして提供される。   The first word line 130a does not include the opening 136b and has a shape extending to the end of the second word line 130b. Therefore, a portion of the top surface of the first word line 130a is not blocked by the second word line 130b through the opening of the second word line 130b. The top surface of the first word line 130a exposed through the opening 136b is provided as a first pad area 134a.

第１及び第２パッド領域１３４ａ、１３４ｂは、後述する電気配線のためのコンタクトプラグが接触できる程度の十分な上部面積を有するように形成される。   The first and second pad regions 134a and 134b are formed to have an upper surface area sufficient to allow contact plugs for electrical interconnection described later to be in contact.

図４は、本発明の更に他の実施形態による垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を説明するための斜視図である。   FIG. 4 is a perspective view of a stepped pad structure of a vertical semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

図４では１つの階段型パッド構造物だけを示しているが、図示したものと同じパッド構造物が第３方向に並んで配置される。   Although only one stepped pad structure is shown in FIG. 4, the same pad structures as those shown in the drawing are arranged in the third direction.

図４を参照すると、階段型パッド構造物において、１層の階段層１３２ａ、１３２ｂには１つ以上のワードライン１３０ａ〜１３０ｄが垂直方向に積層される。各階段層１３２ａ、１３２ｂは、同じ数のワードライン１３０ａ〜１３０ｄを有してもよいが、それぞれ異なる層数のワードライン１３０ａ〜１３０ｄを有してもよい。   Referring to FIG. 4, in the step pad structure, one or more word lines 130a to 130d are vertically stacked on one step layer 132a and 132b. Each staircase layer 132a, 132b may have the same number of word lines 130a-130d, but may have a different number of word lines 130a-130d.

本実施形態の場合、図示するように、階段型パッド構造物において、最下部の第１及び第２の階段層１３２ａには１層のワードライン１３０ａが含まれる。また、第３及び第４の階段層１３２ｂには３層のワードライン１３０ｂ〜１３０ｄが含まれる。このように、階段型パッド構造物において１層の階段層に含まれるワードラインの積層数は限定されない。   In the case of the present embodiment, as shown in the figure, the lowermost first and second step layers 132a include the word line 130a of one layer in the step pad structure. Also, the third and fourth step layers 132b include three word lines 130b to 130d. Thus, the number of stacked word lines included in one step layer in the step pad structure is not limited.

第１及び第２の階段層１３２ａには１層のワードライン１３０ａが含まれるため、第１及び第２の階段層１３２ａに含まれるワードライン１３０ａの端部には窪み部が形成されない。   Since the first and second step layers 132a include the word line 130a of one layer, no recess is formed at the end of the word line 130a included in the first and second step layers 132a.

第３及び第４の階段層１３２ｂには３階建て（３層）のワードライン１３０ｂ〜１３０ｄが含まれるため、第３及び第４の階段層１３２ｂに含まれる各ワードライン１３０ｂ〜１３０ｄはそれぞれ異なる形状を有する。以下、１層の階段層で最下部に位置するワードラインから順次に第１〜第３ワードライン１３０ｂ〜１３０ｄとして説明する。   Since the third and fourth step layers 132b include three-story (three-layer) word lines 130b to 130d, the word lines 130b to 130d included in the third and fourth step layers 132b are different from each other. It has a shape. Hereinafter, the first to third word lines 130b to 130d will be described sequentially from the word line located at the lowermost part of the staircase layer of one layer.

１層の階段層において最上部のワードラインには、階段層に含まれるワードラインの数より１つ小さい数の窪み部を有する。従って、第３ワードライン１３０ｄは２つの窪み部を有する。第３ワードライン１３０ｄは第１及び第２窪み部１３７ａ、１３７ｂを含む。   The uppermost word line in one step layer has a number of depressions smaller than the number of word lines included in the step layer. Thus, the third word line 130d has two recesses. The third word line 130d includes first and second recesses 137a and 137b.

第２ワードライン１３０ｃは１つの窪み部を含む。１つの窪み部１３７ｂは第３ワードライン１３０ｄの第１及び第２窪み部１３７ａ、１３７ｂのうちのいずれか１つと重なるように配置される。例えば、第２ワードライン１３０ｃに含まれる窪み部１３７ｂは第３ワードラインの第２窪み部１３７ｂとオーバーラップする。従って、第２ワードライン１３０ｃは第３ワードライン１３０ｄの第１窪み部１３７ａを通じて端部の上部面が一部露出する。第２ワードライン１３０ｃの露出した端部の上部面は第２パッド領域１３５ｂとして提供される。   The second word line 130c includes one recess. One recess 137b is disposed to overlap any one of the first and second recesses 137a and 137b of the third word line 130d. For example, the recess 137b included in the second word line 130c overlaps the second recess 137b of the third word line. Accordingly, the upper surface of the end of the second word line 130c is partially exposed through the first recess 137a of the third word line 130d. The top surface of the exposed end of the second word line 130c is provided as a second pad area 135b.

第１ワードライン１３０ｂには窪み部が含まれず、第２及び第３ワードラインの端部まで延びた形状を有する。従って、第２及び第３ワードラインで互いにオーバーラップする窪み部１３７ｂを通じて、第１ワードライン１３０ｂの上部面の一部分は第２及び第３ワードラインによって遮られずに露出する。第１ワードライン１３０ｂの露出した上部面は第１パッド領域１３５ａとして提供される。   The first word line 130b does not include a recess and has a shape extending to the end of the second and third word lines. Therefore, a portion of the top surface of the first word line 130b is exposed unobstructed by the second and third word lines through the depressions 137b overlapping each other in the second and third word lines. The exposed top surface of the first word line 130b is provided as a first pad area 135a.

第１〜第３パッド領域１３５ａ〜１３５ｃは、後述する電気配線のためのコンタクトプラグが接触できる程度の十分な上部面積を有するように形成される。   The first to third pad regions 135a to 135c are formed to have a sufficient upper area to which a contact plug for electrical wiring described later can come in contact.

図４では、第２及び第３ワードラインに含まれるそれぞれの窪み部が図２に示したものと同一であることを示している。しかし、第２及び第３ワードラインに含まれる窪み部の形状はこれに限定されない。例えば、第２及び第３ワードラインに含まれる開口部の形状は図１または図３に示したものと同一であってもよい。   FIG. 4 shows that the respective depressions included in the second and third word lines are identical to those shown in FIG. However, the shape of the recess included in the second and third word lines is not limited to this. For example, the shapes of the openings included in the second and third word lines may be the same as those shown in FIG. 1 or FIG.

上述の実施形態で説明したように、本発明の更に他の実施形態による垂直型半導体素子はワードラインの積層数より小さい階段層を含む階段型パッド構造物を有する。このような構造のパッド構造物を有する場合、各層のワードラインを互いに電気的に接続するための配線の最適化が必要である。以下、最適化された配線構造物について説明する。   As described in the above embodiments, the vertical semiconductor device according to still another embodiment of the present invention has a step pad structure including a step layer smaller than the number of stacked word lines. In the case of having a pad structure of such a structure, it is necessary to optimize the wiring for electrically connecting the word lines of each layer to each other. The optimized wiring structure will be described below.

以下の図面では、図２に示したパッド構造物上に配線構造物が形成されたものを図示した。しかし、配線構造物が形成されるパッド構造物は図２に示した構造に限定されない。即ち、各実施形態による配線構造物はワードラインの積層数より少ない階段層を含む階段型パッド構造物を含む垂直型半導体素子に全て適用することができる。   In the following drawings, the wiring structure formed on the pad structure shown in FIG. 2 is illustrated. However, the pad structure on which the wiring structure is formed is not limited to the structure shown in FIG. That is, the wiring structure according to each embodiment can be applied to all vertical semiconductor devices including a step pad structure including a step layer smaller than the number of stacked word lines.

図５は、本発明の一実施形態による垂直型半導体素子の配線構造物を説明するための斜視図であり、図６は、本発明の一実施形態による垂直型半導体素子の配線構造物を説明するための平面図であり、図７及び図８は、本発明の一実施形態による垂直型半導体素子の配線構造物を説明するための断面図である。   FIG. 5 is a perspective view for explaining a wiring structure of a vertical semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a view for explaining a wiring structure of a vertical semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 7 and 8 are cross-sectional views for explaining a wiring structure of a vertical semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

図６では、簡潔に示すために上部コンタクトプラグ及び上部配線を省略した。   In FIG. 6, the upper contact plug and the upper wiring are omitted for the sake of simplicity.

図６の平面図に示すように、階段型パッド構造物１２６はセル形成領域の両側に対称に具備され得る。しかし、セル形成領域の両側の階段型パッド構造物１２６にそれぞれ配線構造物を備える必要はなく、いずれか一方の階段型パッド構造物１２６にだけ配線構造物を形成することも可能である。本実施形態では、両側に備わる階段型パッド構造物１２６のうちのいずれか一方の端部に位置する階段型パッド構造物１２６にだけ配線構造物を備える。このように、一方の端部にだけ配線構造物を形成する場合、配線構造物に接続される回路を一方の領域に集中させることができる。従って、回路設計配置が簡単になる。   As shown in the plan view of FIG. 6, the stepped pad structure 126 may be symmetrically provided on both sides of the cell formation area. However, the stepped pad structures 126 on both sides of the cell formation region do not need to be provided with the wiring structures, respectively, and it is also possible to form the wiring structures in only one of the stepped pad structures 126. In the present embodiment, the wiring structure is provided only on the stepped pad structure 126 located at any one end of the stepped pad structures 126 provided on both sides. As described above, when the wiring structure is formed only at one end, the circuit connected to the wiring structure can be concentrated in one region. Therefore, the circuit design arrangement is simplified.

図５及び図６を参照すると、階段型パッド構造物１２６を覆う上部層間絶縁膜（図示せず）を備える。上部層間絶縁膜の内部及び上部にはパッド構造物１２６の各パッド領域に接続される配線構造物を備える。配線構造物は第１及び第２コンタクトプラグ１７０ａ、１７０ｂ、第１及び第２配線ライン１７２ａ、１７２ｂ、上部コンタクトプラグ（図示せず）、及び上部配線（図示せず）を含む。   Referring to FIGS. 5 and 6, an upper interlayer dielectric (not shown) covering the stepped pad structure 126 is provided. Wiring structures connected to the pad regions of the pad structure 126 are provided in and on the upper interlayer insulating film. The interconnection structure includes first and second contact plugs 170a and 170b, first and second interconnection lines 172a and 172b, an upper contact plug (not shown), and an upper interconnection (not shown).

第１及び第２コンタクトプラグ１７０ａ、１７０ｂは、上部層間絶縁膜を貫通して第１及び第２パッド領域１３４ａ、１３４ｂに接触する。第１コンタクトプラグ１７０ａは１層の階段層１３２内の第１パッド領域１３４ａに接触する。第２コンタクトプラグ１７０ｂは１層の階段層１３２内の第２パッド領域１３４ｂに接触する。   The first and second contact plugs 170a and 170b penetrate the upper interlayer insulating film to contact the first and second pad regions 134a and 134b. The first contact plug 170 a contacts the first pad area 134 a in the single step layer 132. The second contact plug 170 b contacts the second pad region 134 b in the single step layer 132.

同じ階段層１３２に位置する第１コンタクトプラグ１７０ａは第３方向に並行に配置される。また、同じ階段層１３２に位置する第２コンタクトプラグ１７０ｂは第３方向に並行に配置される。一方、同じ階段層１３２に位置する第１コンタクトプラグ１７０ａと第２コンタクトプラグ１７０ｂとは第３方向に一列に並んで配置されず、互いにジグザグ状に配置される。従って、第１及び第２コンタクトプラグ１７０ａ、１７０ｂはそれぞれ第１及び第２パッド領域１３４ａ、１３４ｂの中心部からいずれか一方の方向に偏って位置する。   The first contact plugs 170 a located in the same step layer 132 are disposed in parallel in the third direction. In addition, the second contact plugs 170b located in the same step layer 132 are disposed in parallel in the third direction. On the other hand, the first contact plugs 170a and the second contact plugs 170b located in the same step layer 132 are not arranged in line in the third direction, but are arranged in a zigzag shape. Therefore, the first and second contact plugs 170a and 170b are offset from the center of the first and second pad regions 134a and 134b in either direction.

同じ階段層１３２に位置する第１コンタクトプラグ１７０ａ上には第１配線ライン１７２ａを備える。即ち、第１配線ライン１７２ａによって同じ階段層に位置する第１コンタクトプラグ１７０ａは互いに電気的に接続される。第１配線ライン１７２ａは第３方向に延びた形状を有する。   A first wiring line 172 a is provided on the first contact plug 170 a located in the same step layer 132. That is, the first contact plugs 170a located in the same step layer are electrically connected to each other by the first wiring lines 172a. The first wiring line 172a has a shape extending in the third direction.

また、同じ階段層１３２に位置する第２コンタクトプラグ１７０ｂ上には第２配線ライン１７２ｂを備える。即ち、第２配線ライン１７２ｂによって同じ階段層に位置する第２コンタクトプラグ１７０ｂは互いに電気的に接続される。第２配線ライン１７２ｂは第３方向に延びた形状を有する。   Also, a second wiring line 172 b is provided on the second contact plug 170 b located in the same step layer 132. That is, the second contact plugs 170b located in the same step layer are electrically connected to each other by the second wiring lines 172b. The second wiring line 172b has a shape extending in the third direction.

第１及び第２コンタクトプラグ１７０ａ、１７０ｂが第３方向にジグザグ状に配置されているため、第１及び第２配線ライン１７２ａ、１７２ｂは一定間隔で離隔される。また、第１及び第２配線ライン１７２ａ、１７２ｂは互いに交互に配置される。   Since the first and second contact plugs 170a and 170b are arranged in a zigzag in the third direction, the first and second wiring lines 172a and 172b may be spaced apart by a predetermined distance. Also, the first and second wiring lines 172a and 172b may be alternately arranged.

図７は図６をＡ−Ａ’に沿って切断した断面図であり、図８は図６をＢ−Ｂ’に沿って切断した断面図である。即ち、図７は第１パッド領域部位を第２方向に切断したものであり、図８は第２パッド領域部位を第２方向に切断したものである。   7 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG. 6, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line B-B' of FIG. That is, FIG. 7 shows the first pad area portion cut in the second direction, and FIG. 8 shows the second pad area portion cut in the second direction.

図７では、第１パッド領域１３４ａに接触する第１コンタクトプラグ１７０ａを備える。第１コンタクトプラグ１７０ａは第１配線ライン１７２ａに接触する。また、第１配線ライン１７２ａ上には上部コンタクトプラグ１７４及び上部導電ライン１７６を備える。   In FIG. 7, the first contact plug 170a is in contact with the first pad area 134a. The first contact plug 170a contacts the first wiring line 172a. Also, an upper contact plug 174 and an upper conductive line 176 are provided on the first wiring line 172a.

図８では、第２パッド領域１３４ｂに接触する第２コンタクトプラグ１７０ｂを備える。第２コンタクトプラグ１７０ｂは第２配線ライン１７２ｂに接触する。また、前記第２配線ライン１７２ｂ上には上部コンタクトプラグ１７４及び上部導電ライン１７６を備える。   In FIG. 8, the second contact plug 170b is in contact with the second pad region 134b. The second contact plug 170b contacts the second wiring line 172b. Also, an upper contact plug 174 and an upper conductive line 176 are provided on the second wiring line 172b.

上部コンタクトプラグ１７４及び上部導電ライン１７６は、同じ層のパッド領域にそれぞれ接触する第１及び第２配線ライン１７２ａ、１７２ｂを再び電気的に接続するための配線である。   The upper contact plug 174 and the upper conductive line 176 are interconnections for electrically connecting the first and second interconnection lines 172a and 172b in contact with the pad regions of the same layer, respectively.

上部コンタクトプラグ１７４は同じ層のパッド領域にそれぞれ接触する第１及び第２配線ライン１７２ａ、１７２ｂの上部面に接触する。上部導電ライン１７６は上部コンタクトプラグ１７４の上部面に接触して第２方向に延びるライン形状を有する。従って、上部コンタクトプラグ１７４及び上部導電ライン１７６は少なくともワードライン１３０ａ、１３０ｂの積層層数と同じ個数備わる。各層を互いに接続する上部導電ライン１７６は互いに離隔して平行に配置される。   The upper contact plugs 174 contact the upper surfaces of the first and second wiring lines 172a and 172b, which contact the pad regions of the same layer, respectively. The upper conductive line 176 has a line shape extending in the second direction in contact with the upper surface of the upper contact plug 174. Accordingly, the upper contact plugs 174 and the upper conductive lines 176 may be at least as many as the number of stacked layers of the word lines 130a and 130b. Top conductive lines 176 connecting the layers to one another are spaced apart and parallel to one another.

図９は、本発明の他の実施形態による垂直型半導体素子の配線構造物を説明するための斜視図であり、図１０は、本発明の他の実施形態による垂直型半導体素子の配線構造物を説明するための平面図であり、図１１及び図１２は、本発明の他の実施形態による垂直型半導体素子の配線構造物を説明するための断面図である。   FIG. 9 is a perspective view for explaining a wiring structure of a vertical semiconductor device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a wiring structure of a vertical semiconductor device according to another embodiment of the present invention. FIGS. 11 and 12 are cross-sectional views for explaining a wiring structure of a vertical semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

図９及び図１０では、簡潔に示すために上部コンタクトプラグ及び上部配線を省略した。   In FIGS. 9 and 10, the upper contact plug and the upper wiring are omitted for the sake of simplicity.

図１０の平面図に示すように、階段型パッド構造物はセル形成領域Ａの両側に備えられ得る。本実施形態では、階段型パッド構造物の両側のうちのいずれか一方の端部に位置する階段型パッド構造物にだけ配線構造物を備える。   Stepped pad structures may be provided on both sides of the cell formation area A, as shown in the plan view of FIG. In the present embodiment, the wiring structure is provided only to the stepped pad structure located at either one end of the both sides of the stepped pad structure.

図９及び図１０を参照すると、階段型パッド構造物において、１層の階段層１３２内の第１パッド領域１３４ａには第１コンタクトプラグ１８０ａを備える。また、１層の階段層１３２内の第２パッド領域１３４ｂには第２コンタクトプラグ１８０ｂを備える。   9 and 10, in the step pad structure, the first pad region 134a in the single step layer 132 is provided with the first contact plug 180a. In addition, the second pad region 134b in the single step layer 132 is provided with a second contact plug 180b.

同じ階段層１３２に位置する第１及び第２コンタクトプラグ１８０ａ、１８０ｂは第３方向に互いに並行して一列に配置される。即ち、同じ階段層１３２に位置する第１及び第２コンタクトプラグ１８０ａ、１８０ｂはジグザグ状に配置されない。従って、第１及び第２コンタクトプラグ１８０ａ、１８０ｂは、第１及び第２パッド領域１３４ａ、１３４ｂの中心部に位置する。   The first and second contact plugs 180a and 180b located in the same step layer 132 are arranged in a row in parallel with each other in the third direction. That is, the first and second contact plugs 180a and 180b located in the same step layer 132 are not arranged in a zigzag manner. Therefore, the first and second contact plugs 180a and 180b are located at the center of the first and second pad regions 134a and 134b.

同じ階段層１３２に位置する第１コンタクトプラグ１８０ａ上には第１パッドパターン１８２ｃを備える。第３方向に並行に配置され、第１パッドパターン１８２ｃの側壁と接触して第３方向に延びた第１配線ライン１８２ａを備える。即ち、第１パッドパターン１８２ｃ及び第１配線ライン１８２ａによって同じ階段層１３２に位置する第１コンタクトプラグ１８０ａは互いに電気的に接続される。   A first pad pattern 182 c is provided on the first contact plug 180 a located in the same step layer 132. A first wiring line 182a is disposed in parallel to the third direction and extends in the third direction in contact with the sidewall of the first pad pattern 182c. That is, the first contact plugs 180a located in the same step layer 132 may be electrically connected to each other by the first pad patterns 182c and the first interconnection lines 182a.

同じ階段層１３２に位置する第２コンタクトプラグ１８０ｂ上には第２パッドパターン１８２ｄを備える。また、第３方向に並行に配置され、第２パッドパターン１８２ｄの側壁と接触して第３方向に延びた第２配線ライン１８２ｂを備える。   A second pad pattern 182 d is provided on the second contact plug 180 b located in the same step layer 132. A second wiring line 182b is disposed in parallel to the third direction and extends in the third direction in contact with the sidewall of the second pad pattern 182d.

第１及び第２パッドパターン１８２ｃ、１８２ｄは、第１及び第２配線ライン１８２ａ、１８２ｂが互いに離隔しながらそれぞれ第１及び第２コンタクトプラグ１８０ａ、１８０ｂに電気的に接続されるようにするために備わる。第１及び第２配線ライン１８２ａ、１８２ｂは第１及び第２コンタクトプラグ１８０ａ、１８０ｂの間に位置する。   The first and second pad patterns 182c and 182d are electrically connected to the first and second contact plugs 180a and 180b, respectively, while the first and second wiring lines 182a and 182b are separated from each other. Provided. The first and second wiring lines 182a and 182b are located between the first and second contact plugs 180a and 180b.

図１１は図１０をＡ−Ａ’に沿って切断した断面図であり、図１２は図１０をＢ−Ｂ’に沿って切断した断面図である。即ち、図１１は第１パッド領域部位を第２方向に切断したものであり、図１２は第２パッド領域部位を第２方向に切断したものである。   11 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'in FIG. 10, and FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line B-B' in FIG. That is, FIG. 11 is a view in which the first pad area portion is cut in the second direction, and FIG. 12 is a view in which the second pad area portion is cut in the second direction.

図１１では、第１パッド領域１３４ａに接触する第１コンタクトプラグ１８０ａを備える。第１コンタクトプラグ１８０ａは第１パッドパターン１８２ｃに接触することによって第１配線ライン１８２ａに電気的に接続される。また、第１配線ライン１８２ａに電気的に接続される上部コンタクトプラグ１７４及び上部導電ライン１７６を備える。   In FIG. 11, the first contact plug 180a is in contact with the first pad area 134a. The first contact plug 180a is electrically connected to the first wiring line 182a by contacting the first pad pattern 182c. In addition, the upper contact plug 174 and the upper conductive line 176 electrically connected to the first wiring line 182a are provided.

図１２では、第２パッド領域１３４ｂに接触する第２コンタクトプラグ１８０ｂを備える。第２コンタクトプラグ１８０ｂは第２パッドパターン１８２ｄに接触することによって第２配線ライン１８２ｂに電気的に接続される。また、第２配線ライン１８２ｂに電気的に接続される上部コンタクトプラグ１７４及び上部導電ライン１７６を備える。   In FIG. 12, the second contact plug 180b is in contact with the second pad region 134b. The second contact plug 180b is electrically connected to the second wiring line 182b by contacting the second pad pattern 182d. In addition, the upper contact plug 174 and the upper conductive line 176 electrically connected to the second wiring line 182b are provided.

上部コンタクトプラグ１７４及び上部導電ライン１７６は、同じ層のパッド領域にそれぞれ接触する第１及び第２配線ライン１８２ａ、１８２ｂを再び電気的に接続するための配線である。上部コンタクトプラグ１７４は、相対的に広い上部面を有する第１及び第２パッドパターン１８２ｃ、１８２ｄ部位にそれぞれ接触することが望ましい。上部導電ライン１７６は上部コンタクトプラグ１７４に接続されて第２方向に延びたライン形状を有する。   The upper contact plug 174 and the upper conductive line 176 are interconnections for electrically connecting the first and second interconnection lines 182a and 182b in contact with the pad regions of the same layer, respectively. The upper contact plug 174 preferably contacts the first and second pad patterns 182c and 182d having relatively wide upper surfaces. The upper conductive line 176 is connected to the upper contact plug 174 and has a line shape extending in a second direction.

図１３は、本発明の他の実施形態による垂直型半導体素子の配線構造物を説明するための平面図であり、図１４及び図１５は、本発明の他の実施形態による垂直型半導体素子の配線構造物を説明するための断面図である。   FIG. 13 is a plan view for explaining a wiring structure of a vertical semiconductor device according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 14 and 15 are vertical semiconductor devices according to another embodiment of the present invention. It is sectional drawing for demonstrating a wiring structure.

図１４は図１３をＩ−Ｉ’に沿って切断した断面図であり、図１５は図１３をＩＩ−ＩＩ’に沿って切断した断面図である。   14 is a cross-sectional view taken along the line I-I 'of FIG. 13, and FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line II-II' of FIG.

図１３の平面図に示すように、階段型パッド構造物はセル形成領域の両側に対称的に備えられ得る。本実施形態では、階段型パッド構造物の両側にそれぞれ配線構造物を備える。このように、両側にそれぞれ配線構造物を形成する場合、配線形成のための水平面積が増加するので容易に配線構造物を形成できる。   As shown in the plan view of FIG. 13, the stepped pad structure may be symmetrically provided on both sides of the cell formation area. In the present embodiment, the wiring structure is provided on both sides of the stepped pad structure. As described above, when the wiring structure is formed on both sides, the horizontal area for forming the wiring is increased, so that the wiring structure can be easily formed.

以下では、１層の階段層内において、第１パッド領域に接触するコンタクトプラグを第１コンタクトプラグ１９０ａ、１９０ｃと称し、第２パッド領域に接続するコンタクトプラグを第２コンタクトプラグ１９０ｂ、１９０ｄと称して説明する。   In the following, in one step layer, contact plugs in contact with the first pad region are referred to as first contact plugs 190a and 190c, and contact plugs connected to the second pad region are referred to as second contact plugs 190b and 190d. Explain.

図１３及び図１４を参照して、左側に位置する階段型パッド構造物を先に説明する。左側に位置する階段型パッド構造物には、１層の階段層１３０に含まれる２つのパッド領域１３４ａ、１３４ｂのうちのいずれか１つのパッド領域にだけコンタクトプラグが形成される。また、各層の階段層別に、それぞれ異なるパッド領域に接触するコンタクトプラグが交互に備わる。   The stepped pad structure located on the left side will be described first with reference to FIGS. 13 and 14. In the step pad structure located on the left side, the contact plug is formed only in one of the two pad regions 134 a and 134 b included in the single step layer 130. In addition, contact plugs are provided alternately in contact with different pad areas for each step layer of each layer.

一例として、図示するように、最下部の階段層である第１の階段層には第１パッド領域１３４ａに接触する第１コンタクトプラグ１９０ａを備える。その次の第２の階段層には第２パッド領域１３４ｂに接触する第２コンタクトプラグ１９０ｂを備える。その次の第３の階段層には再び第１パッド領域１３４ａに接触する第１コンタクトプラグ１９０ａを備える。即ち、階段層別に第１及び第２コンタクトプラグ１９０ａ、１９０ｂが交互に配置される。第１及び第２コンタクトプラグ１９０ａ、１９０ｂはそれぞれ第１及び第２パッド領域１３４ａ、１３４ｂの中心部に位置する。   As an example, as illustrated, the lowermost staircase layer, the first staircase layer, is provided with a first contact plug 190a in contact with the first pad region 134a. The next second step layer is provided with a second contact plug 190b in contact with the second pad region 134b. The next third step layer is provided with a first contact plug 190a contacting the first pad region 134a again. That is, the first and second contact plugs 190a and 190b are alternately arranged in the step layer. The first and second contact plugs 190a and 190b are located at central portions of the first and second pad regions 134a and 134b, respectively.

このように、左側に位置する階段型パッド構造物には階段層に含まれる半分のパッド領域に対する電気配線を備える。   Thus, the step pad structure located on the left side has electrical wiring for the half pad area included in the step layer.

同じ階段層に位置する第１コンタクトプラグ１９０ａ上には第１配線ライン１９２ａを備える。即ち、第１配線ライン１９２ａにより同じ階段層に位置する第１コンタクトプラグ１９０ａは互いに電気的に接続される。第１配線ライン１９２ａは第３方向に延びた形状を有する。   A first wiring line 192a is provided on the first contact plug 190a located in the same step layer. That is, the first contact plugs 190a located in the same step layer are electrically connected to each other by the first wiring lines 192a. The first wiring line 192a has a shape extending in the third direction.

また、同じ階段層に位置する第２コンタクトプラグ１９０ｂ上には第２配線ライン１９２ｂを備える。即ち、第２配線ライン１９２ｂによって同じ階段層に位置する第２コンタクトプラグ１９０ｂは互いに電気的に接続される。第２配線ライン１９２ｂは第３方向に延びた形状を有する。   Also, a second wiring line 192b is provided on the second contact plug 190b located in the same step layer. That is, the second contact plugs 190b located in the same step layer are electrically connected to each other by the second wiring lines 192b. The second wiring line 192b has a shape extending in the third direction.

第１及び第２配線ライン１９２ａ、１９２ｂは交互に配置される。   The first and second wiring lines 192a and 192b are alternately arranged.

同じ層のパッド領域にそれぞれ接触する第１及び第２配線ライン１９２ａ、１９２ｂを再び接続するための上部配線を備える。上部配線は第１上部コンタクトプラグ１９４ａ及び第１上部導電ライン１９６ａを含む。第１上部導電ライン１９６ａは第２方向に延びる。各層を互いに接続する第１上部導電ライン１９６ａは互いに離隔して平行に配置される。   An upper wire is provided to connect the first and second wiring lines 192a and 192b in contact with the pad region of the same layer. The upper wire includes a first upper contact plug 194a and a first upper conductive line 196a. The first upper conductive line 196a extends in a second direction. The first upper conductive lines 196a connecting the layers to one another are spaced apart and parallel to one another.

図１３及び図１５を参照して、右側に位置する階段型パッド構造物を説明する。右側に位置する階段型パッド構造物には、左側に位置する階段型パッド構造物で配線が形成されていないパッド領域部位にそれぞれ配線を備える。   With reference to FIGS. 13 and 15, the stepped pad structure located on the right side will be described. The stepped pad structure located on the right side is provided with a wire in each of the pad region portions where the wire is not formed in the stepped pad structure located on the left side.

一例として、図示するように、最下部の階段層である第１の階段層には第２パッド領域１３４ｂに接触する第３コンタクトプラグ１９０ｃを備える。その次の第２の階段層には第１パッド領域１３４ａに接触する第４コンタクトプラグ１９０ｄを備える。その次の第３の階段層には再び第２パッド領域１３４ｂに接触する第３コンタクトプラグ１９０ｃを備える。即ち、階段層別に第３及び第４コンタクトプラグ１９０ｃ、１９０ｄが交互に配置される。第３及び第４コンタクトプラグ１９０ｃ、１９０ｄはそれぞれ第２及び第１パッド領域１３４ｂ、１３４ａの中心部に位置する。   As an example, as illustrated, the lowermost staircase layer, the first staircase layer, is provided with a third contact plug 190c in contact with the second pad region 134b. The next second step layer is provided with a fourth contact plug 190d in contact with the first pad area 134a. The next third step layer is provided with a third contact plug 190c again in contact with the second pad region 134b. That is, the third and fourth contact plugs 190c and 190d are alternately arranged for each step layer. The third and fourth contact plugs 190c and 190d are located at central portions of the second and first pad regions 134b and 134a, respectively.

このように、右側に位置する階段型パッド構造物には階段層に含まれる残りの半分のパッド領域に対する電気配線を備える。   Thus, the step pad structure located on the right side is provided with electrical wiring for the other half pad area included in the step layer.

同じ階段層に位置する第３コンタクトプラグ１９０ｃ上には第３配線ライン１９２ｃを備える。即ち、第３配線ライン１９２ｃによって同じ階段層に位置する第３コンタクトプラグ１９０ｃは互いに電気的に接続される。第３配線ライン１９２ｃは第３方向に延びた形状を有する。   A third wiring line 192c is provided on the third contact plug 190c located in the same step layer. That is, the third contact plugs 190c located in the same step layer are electrically connected to each other by the third wiring lines 192c. The third wiring line 192c has a shape extending in the third direction.

また、同じ階段層に位置する第４コンタクトプラグ１９０ｄ上には第４配線ライン１９２ｄを備える。即ち、第４配線ライン１９２ｄによって同じ階段層に位置する第４コンタクトプラグ１９０ｄは互いに電気的に接続される。第４配線ライン１９２ｄは第３方向に延びた形状を有する。   Also, a fourth wiring line 192d is provided on the fourth contact plug 190d located in the same step layer. That is, the fourth contact plugs 190 d located in the same step layer are electrically connected to each other by the fourth wiring lines 192 d. The fourth wiring line 192 d has a shape extending in the third direction.

第３及び第４配線ライン１９２ｃ、１９２ｄは互いに交互に配置される。   The third and fourth wiring lines 192c and 192d are alternately arranged.

同じ層のパッド領域にそれぞれ接触する第３及び第４配線ライン１９２ｃ、１９２ｄを再び接続するための上部配線を備える。上部配線は第２上部コンタクトプラグ１９４ｂ及び第２上部導電ライン１９６ｂを含む。   An upper wire is provided to connect the third and fourth wiring lines 192c and 192d in contact with the pad region of the same layer. The upper wiring includes a second upper contact plug 194b and a second upper conductive line 196b.

第２上部導電ライン１９６ｂは第２方向に延びる。第２上部導電ライン１９６ｂは互いに離隔して平行に配置される。   The second upper conductive line 196b extends in a second direction. The second upper conductive lines 196 b are spaced apart and parallel to one another.

図１６は、本発明の他の実施形態による垂直型半導体素子の配線構造物を説明するための平面図であり、図１７及び図１８は、本発明の他の実施形態による垂直型半導体素子の配線構造物を説明するための断面図である。   FIG. 16 is a plan view for explaining a wiring structure of a vertical semiconductor device according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 17 and 18 are vertical semiconductor devices according to another embodiment of the present invention. It is sectional drawing for demonstrating a wiring structure.

図１７は図１６をＩ−Ｉ’に沿って切断した断面図であり、図１８は図１６をＩＩ−ＩＩ’に沿って切断した断面図である。   17 is a cross-sectional view taken along the line I-I 'of FIG. 16, and FIG. 18 is a cross-sectional view taken along the line II-II' of FIG.

図１６の平面図に示すように、階段型パッド構造物はセル形成領域の両側に対称的に備えられ得る。本実施形態では、両側に備わる階段型パッド構造物の両側にそれぞれ配線構造物を備える。   As shown in the plan view of FIG. 16, the stepped pad structure may be symmetrically provided on both sides of the cell formation area. In the present embodiment, the wiring structure is provided on both sides of the stepped pad structure provided on both sides.

以下、１層の階段層内において、第１パッド領域に接触するコンタクトプラグを第１コンタクトプラグと称し、第２パッド領域と接触するコンタクトプラグを第２コンタクトプラグと称して説明する。   Hereinafter, in one stair layer, a contact plug in contact with the first pad region is referred to as a first contact plug, and a contact plug in contact with the second pad region is referred to as a second contact plug.

図１６及び図１７を参照して、左側に位置する階段型パッド構造物を先に説明する。左側に位置する階段型パッド構造物には、１層の階段層に含まれる２つのパッド領域のうちのいずれか１つのパッド領域にだけコンタクトプラグが形成される。また、各層の階段層別に、１つのパッド領域に接触するコンタクトプラグが備わる。   With reference to FIGS. 16 and 17, the stepped pad structure located on the left side will be described first. In the step pad structure located on the left side, the contact plug is formed only in one of the two pad regions included in one step layer. In addition, contact plugs are provided in contact with one pad area for each step layer of each layer.

一例として、図示するように、全ての階段層には第１パッド領域１３４ａに接触する第１コンタクトプラグ２００ａを備える。即ち、階段層別に第１コンタクトプラグ２００ａが一列に並んで配置される。第１コンタクトプラグ２００ａは第１パッド領域の中心部に位置する。   As an example, as illustrated, all the step layers are provided with the first contact plug 200a contacting the first pad region 134a. That is, the first contact plugs 200a are arranged in a row for each step layer. The first contact plug 200a is located at the center of the first pad area.

このように、左側に位置する階段型パッド構造物には階段層に含まれる半分のパッド領域に対する電気配線を備える。   Thus, the step pad structure located on the left side has electrical wiring for the half pad area included in the step layer.

同じ階段層に位置する第１コンタクトプラグ２００ａを接続する第１配線ライン２０２ａを備える。第１配線ライン２０２ａは第３方向に延びた形状を有する。左側に形成された階段層には第１コンタクトプラグ２００ａだけが備わるため、第１配線ライン２０２ａだけが平行に配置される。   A first wiring line 202a connecting the first contact plugs 200a located in the same step layer is provided. The first wiring line 202a has a shape extending in the third direction. Since only the first contact plug 200a is provided in the step layer formed on the left side, only the first wiring line 202a is disposed in parallel.

同じ層の第１パッド領域にそれぞれ接触する第１配線ライン２０２ａを再び接続するための上部配線を備える。上部配線は第１上部コンタクトプラグ２０４ａ及び第１上部導電ライン２０６ａを含む。第１上部導電ライン２０６ａは第２方向に延びる。   An upper wire is provided to connect again the first wiring line 202a in contact with the first pad region of the same layer. The upper wiring includes a first upper contact plug 204a and a first upper conductive line 206a. The first upper conductive line 206a extends in a second direction.

図１６及び図１８を参照して、右側に位置する階段型パッド構造物を説明する。右側に位置する階段型パッド構造物には左側に位置する階段型パッド構造物で配線が形成されていないパッド領域部位にそれぞれ配線を備える。   With reference to FIGS. 16 and 18, the stepped pad structure located on the right side will be described. The step pad structure located on the right side is provided with a wire in each of the pad region portions where the wire is not formed in the step pad structure located on the left side.

一例として、図示するように、全ての階段層には第２パッド領域１３４ｂに接触する第２コンタクトプラグ２００ｂを備える。即ち、階段層別に第２コンタクトプラグ２００ｂが一列に並んで配置される。第２コンタクトプラグ２００ｂは第２パッド領域１３４ｂの中心部に位置する。   As an example, as illustrated, all the step layers are provided with the second contact plug 200b in contact with the second pad area 134b. That is, the second contact plugs 200b are arranged in a line for each step layer. The second contact plug 200b is located at the center of the second pad region 134b.

このように、右側に位置する階段型パッド構造物には階段層に含まれる残りの半分のパッド領域に対する電気配線を備える。   Thus, the step pad structure located on the right side is provided with electrical wiring for the other half pad area included in the step layer.

同じ階段層に位置する第２コンタクトプラグ２００ｂを接続する第２配線ライン２０２ｂを備える。第２配線ライン２０２ｂは第３方向に延びた形状を有する。右側に形成された階段層には第２コンタクトプラグ２００ｂだけが備わるため、第２配線ライン２０２ｂだけが平行に配置される。   A second wiring line 202b connecting the second contact plugs 200b located in the same step layer is provided. The second wiring line 202b has a shape extending in the third direction. Since only the second contact plug 200b is provided in the step layer formed on the right side, only the second wiring line 202b is disposed in parallel.

同じ層のパッド領域にそれぞれ接触する第２配線ライン２０２ｂを再び接続するための上部配線を備える。上部配線は第２上部コンタクトプラグ２０４ｂ及び第２上部導電ライン２０６ｂを含む。第２上部導電ライン２０６ｂは第２方向に延びる。   An upper wire is provided to connect the second wiring line 202b in contact with the pad region of the same layer again. The upper wiring includes a second upper contact plug 204b and a second upper conductive line 206b. The second upper conductive line 206b extends in a second direction.

以下、上述した階段型パッド構造物の形成方法について説明する。   Hereinafter, a method of forming the above-described stepped pad structure will be described.

図１９〜図２６は、図１に示した垂直型半導体素子の階段型パッド構造物の形成方法を説明するための斜視図である。   19 to 26 are perspective views for explaining a method of forming the step-shaped pad structure of the vertical semiconductor device shown in FIG.

図１９を参照すると、メモリセルが形成されるセル形成領域Ａ及び配線形成領域Ｂを含む半導体基板１００を設ける。半導体基板１００は単結晶シリコン基板である。   Referring to FIG. 19, a semiconductor substrate 100 including a cell formation region A in which a memory cell is formed and a wiring formation region B is provided. The semiconductor substrate 100 is a single crystal silicon substrate.

半導体基板１００上にパッド絶縁膜１０２を形成する。パッド絶縁膜１０２上に犠牲膜１０４及び第１絶縁膜１０６を順次に繰り返して形成する。第１絶縁膜１０６はシリコン酸化物を蒸着して形成する。犠牲膜１０４は第１絶縁膜１０６とエッチング選択比を有する物質で形成する。一例として、犠牲膜１０４はシリコン窒化物で形成される。   A pad insulating film 102 is formed on the semiconductor substrate 100. The sacrificial film 104 and the first insulating film 106 are sequentially and repeatedly formed on the pad insulating film 102. The first insulating film 106 is formed by depositing silicon oxide. The sacrificial film 104 is formed of a material having an etch selectivity with the first insulating film 106. As an example, the sacrificial film 104 is formed of silicon nitride.

犠牲膜１０４の積層数は、セルトランジスタ及び選択トランジスタの積層数と同一である。従って、トランジスタの積層数によって犠牲膜１０４の積層数が変わる。犠牲膜１０４が６層構造で形成される例を示したが、第１絶縁膜１０６及び犠牲膜１０４が積層される数はこれに限定されるものではない。   The number of stacked sacrificial films 104 is the same as the number of stacked cell transistors and select transistors. Therefore, the number of stacked layers of the sacrificial film 104 changes depending on the number of stacked layers of transistors. Although an example in which the sacrificial film 104 is formed to have a six-layer structure has been shown, the number of the first insulating film 106 and the sacrificial film 104 stacked is not limited to this.

図２０及び図２１を参照すると、第１絶縁膜１０６及び犠牲膜１０４の一部をエッチングして端部の部位が階段形状を有する第１予備階段型構造物（図２１参照）１１０を形成する。第１予備階段型構造物１１０は、各階段層１１０ａ〜１１０ｄを含み、各階段層１１０ａ〜１１０ｄには少なくとも２層の犠牲膜１０４が含まれる。また、犠牲膜１０４の間には第１絶縁膜１０６がを配置される。   Referring to FIGS. 20 and 21, the first insulating film 106 and the sacrificial film 104 are partially etched to form a first preliminary stepped structure (see FIG. 21) 110 having an end portion having a step shape. . The first preliminary staircase structure 110 includes the respective staircase layers 110a to 110d, and each staircase layer 110a to 110d includes at least two sacrificial films 104. In addition, the first insulating film 106 is disposed between the sacrificial films 104.

図示するように、第１予備階段型構造物１１０の各階段層１１０ａ〜１１０ｄに含まれる最上部膜は第１絶縁膜１０６になる。しかし、他の実施形態として、第１予備階段型構造物１１０の各階段層１１０ａ〜１１０ｄに含まれる最上部膜は犠牲膜１０４になってもよい。   As illustrated, the uppermost film included in each of the step layers 110 a to 110 d of the first preliminary step structure 110 is a first insulating film 106. However, as another embodiment, the uppermost film included in each step layer 110 a to 110 d of the first preliminary step structure 110 may be a sacrificial film 104.

本実施形態において、第１予備階段型構造物１１０の各階段層には２層の犠牲膜１０４及び２層の第１絶縁膜１０６が含まれる。従って、図示するように、合計４層の階段層１１０ａ〜１１０ｄが形成される。以下、各層別に第１の階段層〜第４の階段層１１０ａ〜１１０ｄと称して説明する。   In the present embodiment, each step layer of the first preliminary step structure 110 includes two sacrificial films 104 and two first insulating films 106. Thus, as shown, a total of four step layers 110a to 110d are formed. Hereinafter, each layer is referred to as first to fourth step layers 110a to 110d.

第１予備階段型構造物１１０は一側面にだけ形成される例を示したが、実際には端部の部位の４つの側面に形成され得る。   Although the first preliminary stair structure 110 is illustrated as being formed on only one side, in practice, it may be formed on four sides of the end portion.

以下、第１予備階段型構造物１１０を形成する方法の一実施形態を説明する。   Hereinafter, an embodiment of a method of forming the first preliminary stair structure 110 will be described.

先ず、図２０を参照すると、最上部層の第１絶縁膜１０６上に第１フォトレジスト膜を形成し、第１フォトレジスト膜に対して第１のフォトリソグラフィ工程を行って第１フォトレジストパターン（図示せず）を形成する。第１フォトレジストパターンは最下部の階段層を形成するためのマスクとして提供される。従って、最下部の第１の階段層１１０ａが形成される部位の上部を露出する形状を有する。第１フォトレジストパターンを用いて２層の犠牲膜１０４が除去されるようにエッチングを行う。この時、犠牲膜１０４の間の第１絶縁膜１０６も共に除去される。   First, referring to FIG. 20, a first photoresist film is formed on the uppermost first insulating film 106, and a first photolithography process is performed on the first photoresist film to form a first photoresist pattern. Form (not shown). The first photoresist pattern is provided as a mask for forming the lowermost step layer. Therefore, it has the shape which exposes the upper part of the part in which the lowermost 1st step layer 110a is formed. The first photoresist pattern is used to etch away the two sacrificial films 104. At this time, the first insulating film 106 between the sacrificial films 104 is also removed together.

この後、第１フォトレジストパターンの側方の一部を除去する第１トリミング工程を行って第２フォトレジストパターン１１２を形成する。第２フォトレジストパターンは第１及び第２の階段層１１０ａ、１１０ｂが形成される部位の上部を露出する形状を有する。第２フォトレジストパターン１１２を用いて２層の犠牲膜が除去されるようにエッチングを行う。この時、犠牲膜１０４の間の第１絶縁膜１０６も共に除去される。   Thereafter, a first trimming process of removing a part of the side of the first photoresist pattern is performed to form a second photoresist pattern 112. The second photoresist pattern has a shape that exposes the upper portion of the portion where the first and second step layers 110a and 110b are to be formed. The second photoresist pattern 112 is used to etch away the two sacrificial films. At this time, the first insulating film 106 between the sacrificial films 104 is also removed together.

上記工程によって、図２０に示す未完成の階段型構造物１０８が形成される。   By the above-described steps, an unfinished stepped structure 108 shown in FIG. 20 is formed.

図２１を参照すると、第２トリミング工程を行って第３フォトレジストパターン（図示せず）を形成し、これをエッチングマスクとして用いて２層の犠牲膜１０４及び犠牲膜１０４の間の第１絶縁膜１０６が除去されるようにエッチング工程を行う。上記工程を通じて、図２１に示した第１予備階段型構造物１１０を形成する。この後、フォトレジストパターン１１２を除去する。   Referring to FIG. 21, a second trimming process is performed to form a third photoresist pattern (not shown), which is used as an etching mask to form a first insulation between the two sacrificial films 104 and 104. An etching process is performed to remove the film 106. Through the above steps, the first preliminary stair structure 110 shown in FIG. 21 is formed. After this, the photoresist pattern 112 is removed.

本実施形態では２回のトリミング工程及びエッチング工程を行って第１予備階段型構造物１１０を形成した。しかし、犠牲膜１０４及び第１絶縁膜１０６の積層数が増加する場合は、より多くの回数のトリミング工程及びエッチング工程を繰り返し行って第１予備階段型構造物を形成する。   In the present embodiment, two trimming processes and etching processes are performed to form the first preliminary step structure 110. However, when the number of stacked layers of the sacrificial film 104 and the first insulating film 106 is increased, the trimming step and the etching step are repeated more times to form the first preliminary step structure.

このように、１層の階段層を形成するためにフォトレジストパターン形成、トリミング工程、及びエッチング工程の一連の工程を行わなければならない。従って、階段層の層数が増加するほど行うべき工程の数も非常に増加することになる。しかし、本実施形態の場合、１層の階段層１１０ａ〜１１０ｄ内に２層の犠牲膜１０４が含まれるため、第１予備階段型構造物１１０内に含まれる階段層の層数が非常に減少する。   Thus, a series of steps of photoresist patterning, trimming and etching steps must be performed to form a single step layer. Therefore, as the number of layers in the step layer increases, the number of steps to be performed also greatly increases. However, in the case of the present embodiment, since two sacrificial films 104 are included in one step layer 110a to 110d, the number of step layers included in the first preliminary stair structure 110 is greatly reduced. Do.

一般的な階段型構造物では、１層の階段層内に１層の犠牲膜が含まれる。一般的な構造に比べると、本実施形態による第１予備階段型構造物１１０内には一般的な構造の１／２の階段層が含まれる。したがって、本実施形態によれば第１予備階段型構造物を形成するのに必要な工程数が非常に減少し、第１予備階段型構造物１１０を容易に形成することができる。   In a typical step structure, one sacrificial layer is included in one step layer. Compared to the general structure, the first preliminary stair structure 110 according to the present embodiment includes a half step layer of the general structure. Therefore, according to the present embodiment, the number of steps required to form the first preliminary step structure can be greatly reduced, and the first preliminary step structure 110 can be easily formed.

図２２を参照すると、第１予備階段型構造物１１０で第２パッド領域に該当する部位を選択的に覆うエッチングマスクパターン１１４を形成する。エッチングマスクパターン１１４はフォトレジストパターンを含む。   Referring to FIG. 22, an etch mask pattern 114 is formed to selectively cover a portion corresponding to the second pad region in the first preliminary step structure 110. The etching mask pattern 114 includes a photoresist pattern.

図示するように、第１予備階段型構造物１１０の一側の部位を部分的に覆うエッチングマスクパターン１１４を形成する場合は、後続の工程を通じて図１に示した階段形状を有する構造を形成する。   As shown, in the case of forming the etching mask pattern 114 which partially covers the one side portion of the first preliminary stair structure 110, the structure having the step shape shown in FIG. 1 is formed through the subsequent steps. .

一方、エッチングマスクパターン１１４の露出部位を変更して図１に示した構造とは違う形態の階段型構造物を形成してもよい。例えば、露出した部位がホール形状を有する場合、図３に示した形状の階段型構造物を形成する。   On the other hand, the exposed portion of the etching mask pattern 114 may be changed to form a stepped structure different from the structure shown in FIG. For example, when the exposed portion has a hole shape, a step structure having the shape shown in FIG. 3 is formed.

図２３を参照すると、エッチングマスクパターン１１４をエッチングマスクとして用い、露出した部位の１層の第１絶縁膜１０６及び犠牲膜１０４をそれぞれエッチングして第２予備階段型構造物１１６を形成する。   Referring to FIG. 23, using the etching mask pattern 114 as an etching mask, the first insulating film 106 and the sacrificial film 104 in the exposed portion are respectively etched to form a second preliminary step structure 116.

上記エッチング工程において、第１予備階段型構造物１１０の各階段層１１０ａ〜１１０ｄで上部に位置する犠牲膜１０４だけがエッチングされる。従って、第２予備階段型構造物１１６は、エッチングされた部位で下部の犠牲膜１０４の一部分が露出する。以下、上記エッチングされた部位を窪み部１１８と称して説明する。   In the etching process, only the sacrificial film 104 located on the upper side of each step layer 110a to 110d of the first preliminary step structure 110 is etched. Thus, in the second preliminary step structure 116, a portion of the lower sacrificial film 104 is exposed at the etched portion. Hereinafter, the etched portion is referred to as a recess 118 and will be described.

即ち、第２予備階段型構造物１１６で１層の階段層１１６ａ〜１１６ｄ内にはそれぞれ２層の犠牲膜１０４が含まれるが、２層の犠牲膜１０４の上部表面の少なくとも一部分が第１方向に互いに重ならない形状を有する。   That is, in the second preliminary step structure 116, two layers of sacrificial films 104 are included in each of the stepped layers 116a to 116d, but at least a portion of the upper surface of the two layers of sacrificial films 104 is in the first direction. Have shapes that do not overlap each other.

図２４を参照すると、第２予備階段型構造物１１６を覆う第１上部層間絶縁膜（図示せず）を形成する。   Referring to FIG. 24, a first upper interlayer insulating film (not shown) covering the second preliminary stepped structure 116 is formed.

この後、第２予備階段型構造物１１６を貫通して基板に接触する柱状構造物１２０を形成する。柱状構造物１２０は、チャネルパターンを含み、多様な形態で設計される。例えば、柱状構造物はチャネルパターンだけで形成される。他の実施形態として、柱状構造物はチャネルパターンを含み、チャネルパターン上にトンネル絶縁膜、電荷保存膜、及びブロッキング膜のうちの少なくとも１つの膜を含む。従って、柱状構造物１２０は特定構造に限定されるものではない。   After this, a columnar structure 120 is formed which penetrates the second preliminary step structure 116 and contacts the substrate. The columnar structure 120 includes a channel pattern and is designed in various forms. For example, the columnar structure is formed only by the channel pattern. In another embodiment, the columnar structure includes a channel pattern, and the channel pattern includes at least one of a tunnel insulating film, a charge storage film, and a blocking film. Therefore, the columnar structure 120 is not limited to a specific structure.

以下、柱状構造物１２０を形成するための一実施形態を簡単に説明する。   Hereinafter, an embodiment for forming the columnar structure 120 will be briefly described.

第１上部層間絶縁膜、第１絶縁膜１０６、犠牲膜１０４、及びパッド絶縁膜を貫通して基板１００の上面を露出させる複数個のチャネルホール１１９を形成する。チャネルホール１１９は、第２及び第３方向に沿って一列に配置され、複数個で形成される。   A plurality of channel holes 119 are formed through the first upper interlayer insulating film, the first insulating film 106, the sacrificial film 104, and the pad insulating film to expose the upper surface of the substrate 100. The channel holes 119 are arranged in a line along the second and third directions, and are formed in a plurality.

チャネルホール１１９内に第１ブロッキング膜（図示せず）、第１電荷保存膜（図示せず）、トンネル絶縁膜（図示せず）、及び第１チャネル膜（図示せず）を順次に形成する。第１ブロッキング膜はシリコン酸化物のような酸化物を使って形成し、第１電荷保存膜はシリコン窒化物のような窒化物を使って形成し、トンネル絶縁膜はシリコン酸化物のような酸化物を使って形成する。第１チャネル膜は不純物がドーピングされているか、またはドーピングされていないポリシリコン或いは非晶質シリコンを使って形成する。   A first blocking film (not shown), a first charge storage film (not shown), a tunnel insulating film (not shown), and a first channel film (not shown) are sequentially formed in the channel hole 119. . The first blocking film is formed using an oxide such as silicon oxide, the first charge storage film is formed using a nitride such as silicon nitride, and the tunnel insulating film is oxidized such as silicon oxide Form using a thing. The first channel film is formed using doped or undoped polysilicon or amorphous silicon.

チャネルホール１１９の底面に位置する第１チャネル膜、トンネル絶縁膜、第１電荷保存膜、及び第１ブロッキング膜を除去する。上記工程によって、チャネルホールの側壁には第１チャネル膜パターン、トンネル絶縁膜パターン、第１電荷保存膜パターン、及び第１ブロッキング膜パターンが形成される。   The first channel film, the tunnel insulating film, the first charge storage film, and the first blocking film located at the bottom of the channel hole 119 are removed. According to the above process, the first channel film pattern, the tunnel insulating film pattern, the first charge storage film pattern, and the first blocking film pattern are formed on the sidewall of the channel hole.

この後、第１チャネル膜上に第２チャネル膜を形成する。第２チャネル膜上にチャネルホール１１９の内部を充填する絶縁膜を形成して平坦化する。平坦化工程によって、第１チャネル膜及び第２チャネル膜が積層されたチャネルパターン及び絶縁パターンがそれぞれ形成される。絶縁パターンの上部の一部を除去してリセス部を形成した後、導電物質を形成して導電パターンを形成する。   Thereafter, a second channel film is formed on the first channel film. An insulating film filling the inside of the channel hole 119 is formed on the second channel film and planarized. The planarization process forms a channel pattern and an insulation pattern in which the first channel film and the second channel film are stacked. After a portion of the upper portion of the insulating pattern is removed to form a recess, a conductive material is formed to form a conductive pattern.

上記工程を行うと、チャネルパターンがマカロニ形状を有する柱状構造物１２０を形成することができる。   By performing the above steps, it is possible to form a columnar structure 120 in which the channel pattern has a macaroni shape.

図２５を参照すると、第２予備階段型構造物１１６の一部分をエッチングして、第２方向に延びた基板が露出する形態の開口部１２４を形成する。開口部１２４が形成されることによって、第２予備階段型構造物１１６がそれぞれ切断されて第２方向に延びたライン形状の第３予備階段型構造物１２２が形成される。   Referring to FIG. 25, a portion of the second preliminary step structure 116 is etched to form an opening 124 in a form that exposes the substrate extending in the second direction. By forming the openings 124, the second preliminary step structure 116 is cut to form a line-shaped third preliminary step structure 122 extending in the second direction.

開口部１２４が形成される位置によって、第３予備階段型構造物１２２の形状が変わる。   The shape of the third preliminary staircase structure 122 changes depending on the position where the opening 124 is formed.

開口部１２４の形成位置が窪み部１１８の端部の一部を含むようにする場合には、図２５に示した形態の第３予備階段型構造物１２２が形成される。即ち、第３予備階段型構造物１２２に含まれる窪み部１１８は２つの角が開いた形状を有する。   When the position where the opening 124 is formed includes a part of the end of the recess 118, the third preparatory stair structure 122 having the form shown in FIG. 25 is formed. That is, the recess 118 included in the third preliminary step structure 122 has a shape with two open corners.

他の実施形態として、開口部１２４が窪み部１１８の端部と離隔する場合、図２に示したものと同じ形態の第３予備階段型構造物が形成される。即ち、この場合には、第３予備階段型構造物１２２の窪み部は１つの角部が開いた形状を有する。   In another embodiment, when the opening 124 is separated from the end of the recess 118, a third preliminary staircase structure of the same form as that shown in FIG. 2 is formed. That is, in this case, the recess of the third preliminary stair structure 122 has a shape in which one corner is open.

図２６及び図１を参照すると、ゲートリプレースメント工程を通じて犠牲膜１０４をワードラインに代替させて階段型パッド構造物１２６を形成する。以下、ゲートリプレースメント工程について説明する。   Referring to FIGS. 26 and 1, the sacrificial film 104 may be replaced with a word line to form a stepped pad structure 126 through a gate replacement process. The gate replacement process will be described below.

開口部１２４の側壁に露出した犠牲膜１０４を除去してギャップ（図示せず）部位を形成する。ギャップを通じて、柱状構造物の側壁が露出される。   The sacrificial film 104 exposed on the side wall of the opening 124 is removed to form a gap (not shown). Through the gap, the sidewall of the columnar structure is exposed.

ギャップ内部の露出した柱状構造物の表面上に第２ブロッキング膜（図示せず）を形成する。第２ブロッキング膜上にバリア金属膜（図示せず）を形成する。代表的な実施形態によると、第２ブロッキング膜は、例えば、アルミニウム酸化物、ハフニウム酸化物、ランタン酸化物、ランタンアルミニウム酸化物、ランタンハフニウム酸化物、ハフニウムアルミニウム酸化物、チタン酸化物、タンタル酸化物、ジルコニウム酸化物などの金属酸化物を用いて形成される。しかし、他の実施形態として、ギャップの表面上に第２ブロッキング膜を形成しなくてもよい。   A second blocking film (not shown) is formed on the exposed surface of the columnar structure inside the gap. A barrier metal film (not shown) is formed on the second blocking film. According to representative embodiments, the second blocking film is, for example, aluminum oxide, hafnium oxide, lanthanum oxide, lanthanum aluminum oxide, lanthanum hafnium oxide, hafnium aluminum oxide, titanium oxide, tantalum oxide And a metal oxide such as zirconium oxide. However, as another embodiment, the second blocking film may not be formed on the surface of the gap.

柱状構造物の側壁はメモリセルを構成する積層構造を有する。従って、柱状構造物に含まれる薄膜によってギャップ表面に形成される膜は異なる。   The side walls of the columnar structure have a laminated structure that constitutes a memory cell. Therefore, the film formed on the gap surface differs depending on the thin film included in the columnar structure.

第２ブロッキング膜上にバリア金属膜（図示せず）及び金属膜を形成してギャップ内部を完全に充填する。   A barrier metal film (not shown) and a metal film are formed on the second blocking film to completely fill the inside of the gap.

バリア金属膜は、例えば、チタン、チタン窒化物、タンタル、タンタル窒化物を用いて形成される。これらは単独または２つ以上を積層して形成される。バリア金属膜はギャップの表面プロファイルに沿って形成される。バリア金属膜によってギャップが完全に充填されることはない。   The barrier metal film is formed using, for example, titanium, titanium nitride, tantalum, or tantalum nitride. These are formed singly or in combination of two or more. The barrier metal film is formed along the surface profile of the gap. The barrier metal film does not completely fill the gap.

金属膜は、例えば、タングステンのような電気抵抗の低い金属を用いて形成される。金属膜は、例えば、タングステンを含む。   The metal film is formed using, for example, a metal having a low electric resistance such as tungsten. The metal film contains, for example, tungsten.

ギャップ内部にだけ金属膜が残るように金属膜を部分的に除去する。即ち、開口部１２４の内部に形成された金属膜を除去する。除去工程は湿式エッチング工程を含む。   The metal film is partially removed so that the metal film remains only inside the gap. That is, the metal film formed inside the opening 124 is removed. The removing step includes a wet etching step.

上記除去工程を行うと、図２６及び図１に示すように、犠牲膜１０４が形成された部位がバリア金属膜パターン及び金属パターンを含む導電膜パターン１３０に代替される。導電膜パターン１３０はその位置によってセルトランジスタ及び選択トランジスタのゲートとして提供される。また、各ゲートは第２方向に接続された形状を有することによってワードライン１３０として提供される。また、ワードライン１３０の端部の部位は階段形状を有し、上部面がパッド領域として提供される。１層の階段層１３２には２層の第１及び第２ワードライン１３０ａ、１３０ｂが含まれ、第１及び第２ワードライン１３０ａ、１３０ｂはそれぞれ第１及び第２パッド領域１３４ａ、１３４ｂを含む。   When the removal step is performed, as shown in FIGS. 26 and 1, the portion where the sacrificial film 104 is formed is replaced with the conductive film pattern 130 including the barrier metal film pattern and the metal pattern. The conductive layer pattern 130 is provided as a gate of the cell transistor and the selection transistor depending on its position. Also, each gate is provided as a word line 130 by having a shape connected in the second direction. Also, the end portion of the word line 130 has a step shape, and the upper surface is provided as a pad region. The first step layer 132 includes two first and second word lines 130a and 130b, and the first and second word lines 130a and 130b include first and second pad regions 134a and 134b, respectively.

本実施形態では、ゲートプレースメント工程を通じて犠牲膜をワードラインに代替した。   In the present embodiment, the sacrificial film is replaced with the word line through the gate placement process.

他の実施形態では、犠牲膜１０４をポリシリコンのような導電物質で形成する。この場合には、図２５の開口部１２４の形成工程及び図２６の犠牲膜除去及び金属膜代替工程を行わなくてもよい。従って、図２４に形成された構造の形態が完成された階段型パッド構造物である。   In another embodiment, the sacrificial film 104 is formed of a conductive material such as polysilicon. In this case, the step of forming the opening 124 of FIG. 25 and the step of removing the sacrificial film and the step of replacing the metal film of FIG. 26 may not be performed. Accordingly, the step pad structure is a completed form of the structure shown in FIG.

上述した工程によって、図１に示した垂直型半導体素子の階段型パッド構造物が完成する。   Through the above-described steps, the stepped pad structure of the vertical semiconductor device shown in FIG. 1 is completed.

図２７及び図２８は、図１に示した垂直型半導体素子の階段型パッド構造物の他の形成方法を説明するための斜視図である。   27 and 28 are perspective views for explaining another method of forming the stepped pad structure of the vertical semiconductor device shown in FIG.

最初に、図１９を参照して説明した工程を行って、図１９に示した構造を形成する。   First, the steps described with reference to FIG. 19 are performed to form the structure shown in FIG.

図２７を参照すると、配線形成領域Ｂに位置する最上部層の第１絶縁膜１０６及び犠牲膜１０４の一部分をエッチングする。この時、第１絶縁膜１０６及び犠牲膜１０４の最上部の１層だけをエッチングする。エッチングされた部分とエッチングしていない部分の上部面には段差ができる。エッチングによって上部面が低くなった部分を段差部１４０と称する。この場合、第１絶縁膜１０６及び犠牲膜１０４の最上部の１層だけをエッチングする。段差部１４０は各階段層で第１パッド領域と対向する部位となる。   Referring to FIG. 27, portions of the first insulating film 106 and the sacrificial film 104 in the uppermost layer located in the wiring formation region B are etched. At this time, only the uppermost layer of the first insulating film 106 and the sacrificial film 104 is etched. A step is formed on the upper surface of the etched portion and the non-etched portion. The portion where the upper surface is lowered by the etching is referred to as a stepped portion 140. In this case, only the top layer of the first insulating film 106 and the sacrificial film 104 is etched. The stepped portion 140 is a portion facing the first pad region in each step layer.

図２８及び図２１を参照すると、段差部１４０を含む構造物で第１絶縁膜１０６及び犠牲膜１０４の一部をエッチングして端部の部位が階段形状を有する予備階段型構造物１１６を形成する。上記工程によって形成される予備階段型構造物１１６は図２３に示した第２予備階段型構造物１１６と同じ形状を有する。   Referring to FIGS. 28 and 21, the structure including the step portion 140 is etched to form part of the first insulating film 106 and the sacrificial film 104 to form a preliminary step structure 116 whose end portion has a step shape. Do. The preliminary stepped structure 116 formed by the above-described steps has the same shape as the second preliminary stepped structure 116 shown in FIG.

以下、上記予備階段型構造物を形成する方法の一実施形態を説明する。   Hereinafter, one embodiment of a method of forming the above-mentioned preparatory stair structure will be described.

図２８を参照すると、段差部１４０を含む構造物上に第１フォトレジスト膜を形成し、第１フォトレジスト膜に対して第１のフォトリソグラフィ工程を行って第１フォトレジストパターン（図示せず）を形成する。第１フォトレジストパターンは最下部の階段層を形成するためのマスクとして提供される。従って、最下部の第１の階段層が形成される部位の上部を露出する形状を有する。第１フォトレジストパターンを用いて２層の犠牲膜及び第１絶縁膜が除去されるようにエッチングを行う。   Referring to FIG. 28, a first photoresist film is formed on the structure including the step portion 140, and a first photolithography process is performed on the first photoresist film to form a first photoresist pattern (not shown). Form). The first photoresist pattern is provided as a mask for forming the lowermost step layer. Therefore, it has the shape which exposes the upper part of the part in which the lowermost 1st step layer is formed. Etching is performed using the first photoresist pattern to remove the two sacrificial films and the first insulating film.

この後、第１フォトレジストパターンの側方の一部を除去する第１トリミング工程を行って第２フォトレジストパターン１４２を形成する。第２フォトレジストパターンは第１の階段層及び第２の階段層が形成される部位の上部を露出する形状を有する。第２フォトレジストパターン１４２を用いて２層の犠牲膜及び第１絶縁膜が除去されるようにエッチングを行う。上記工程を行うと、同じ階段層に段差部１４０が含まれ、段差部１４０は他の部位に比べてさらに１層低い形状を有する。   Thereafter, a first trimming process of removing a part of the side of the first photoresist pattern is performed to form a second photoresist pattern 142. The second photoresist pattern has a shape that exposes an upper portion of a portion where the first step layer and the second step layer are to be formed. Etching is performed using the second photoresist pattern 142 to remove the two sacrificial films and the first insulating film. When the above steps are performed, the step portion 140 is included in the same step layer, and the step portion 140 has a shape that is lower by one layer than the other portions.

再度、図２３を参照すると、トリミング工程及び２層の犠牲膜及び第１絶縁膜が除去される工程サイクルを繰り返し行って予備階段型構造物を形成する。即ち、第２トリミング工程を行って第３フォトレジストパターンを形成し、これをエッチングマスクとして用いて２層の犠牲膜及び第１絶縁膜が除去されるようにエッチングを行う。このように、最下部層である第１の階段層が形成されるまで上記工程を繰り返し行うことによって予備階段型構造物を形成する。この後、第３フォトレジストパターンを除去する。   Referring again to FIG. 23, the trimming process and the process cycle in which the two layers of the sacrificial film and the first insulating film are removed are repeated to form a preliminary stepped structure. That is, a second trimming process is performed to form a third photoresist pattern, which is used as an etching mask to perform etching so as to remove the two sacrificial films and the first insulating film. Thus, the preliminary step structure is formed by repeatedly performing the above steps until the first step layer which is the lowermost layer is formed. Thereafter, the third photoresist pattern is removed.

上記工程を遂行すると、図２３に示したものと同じ構造が形成される。このように、積層構造物に段差部１４０を予め形成した後、エッチング工程を行って同じ階段層内に窪み部１１８を含む予備階段型構造物１１６を形成することができる。従って、簡単な工程を通じて予備階段型構造物１１６を形成することができる。   When the above steps are performed, the same structure as that shown in FIG. 23 is formed. As described above, after the step portion 140 is formed in advance in the laminated structure, the etching process may be performed to form the preliminary step structure 116 including the recess portion 118 in the same step layer. Therefore, the preliminary stepped structure 116 can be formed through a simple process.

その後、図２４〜図２６を参照して説明した工程を同様に行うことによって、図１に示した垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を形成する。   Thereafter, the steps described with reference to FIGS. 24 to 26 are similarly performed to form the stepped pad structure of the vertical semiconductor device shown in FIG.

図２９は、本発明の一実施形態による垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を説明するための斜視図である。   FIG. 29 is a perspective view of a step-type pad structure of a vertical semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

図２９の階段型パッド構造物は、列毎にパッド領域のワードラインの開口部形状がそれぞれ異なることを除いては図１に示した階段型パッド構造物と同じである。従って、図１を参照した説明と重複する説明は省略する。   The step-like pad structure of FIG. 29 is the same as the step-like pad structure shown in FIG. 1 except that the shape of the word line openings in the pad area is different in each row. Therefore, the description overlapping with the description with reference to FIG. 1 is omitted.

図２９を参照すると、パッド構造物において、１層の階段層には少なくとも２つのワードライン２５０ａ、２５０ｂが垂直方向に積層される。本実施形態の場合、１層の階段層には２つのワードラインが積層される。１層の階段層で下部に位置するワードラインを第１ワードライン２５０ａと称し、上部に位置するワードラインを第２ワードライン２５０ｂと称する。   Referring to FIG. 29, in the pad structure, at least two word lines 250a and 250b are vertically stacked in one step layer. In the case of the present embodiment, two word lines are stacked in one step layer. A word line located in the lower part of one step layer is referred to as a first word line 250a, and a word line located in the upper part is referred to as a second word line 250b.

１層の階段層で上部に位置する第２ワードライン２５０ｂは端部の一部分がエッチングされて形成された窪み部１３６ａを含み、エッチングしていない部位が側方に突出した形状を有する。窪み部１３６ａは２つの角部が開いた形状を有する。従って、１つの第２ワードライン２５０ｂは１つの突出した部位を有する。   A second word line 250b located on the upper side of one step layer includes a recess 136a formed by etching a part of the end, and a non-etched portion has a laterally protruding shape. The recess 136a has a shape in which two corners are open. Therefore, one second word line 250b has one protruding portion.

一方、第１ワードライン２５０ａは端部に突出する部位がなく、第２ワードライン２５０ｂの突出した部位まで延びた形状を有する。従って、第２ワードライン２５０ｂの窪み部１３６ａを通じて、第１ワードライン２５０ａの上部面の一部分は第２ワードライン２５０ｂによって遮られない。   On the other hand, the first word line 250a has no protruding portion at its end, and has a shape extending to the protruding portion of the second word line 250b. Therefore, a portion of the top surface of the first word line 250a is not blocked by the second word line 250b through the recess 136a of the second word line 250b.

第２ワードライン２５０ｂの突出した部位が第２パッド領域２５４ｂとして提供される。また、第１ワードライン２５０ａで、窪み部１３６ａによって露出した部位が第１パッド領域２５４ａとして提供される。第１及び第２パッド領域２５４ａ、２５４ｂは後述する電気配線のためのコンタクトプラグが接触できる程度の十分な上部面積を有するように形成される。   A protruding portion of the second word line 250b is provided as a second pad area 254b. Also, a portion exposed by the recess 136a is provided as a first pad region 254a in the first word line 250a. The first and second pad regions 254a and 254b are formed to have an upper surface area sufficient to allow contact plugs for electrical interconnection described later to be in contact.

図示するように、パッド構造物２４８は互いに離隔して平行に配置される。隣接するパッド構造物２４８で、第２ワードラインにそれぞれ形成された窪み部１３６ａは、パッド構造物２４８の間の第２方向に延びる仮想ラインを中心に互いに対称な形状を有する。従って、隣接するパッド構造物２４８は同じ形状を有しない。即ち、互いに隣接して配置される第２ワードライン２５０ｂに含まれるそれぞれの窪み部１３６ａは互いに対向して配置される。   As shown, the pad structures 248 are spaced apart and parallel to one another. In the adjacent pad structures 248, the depressions 136a formed in the second word lines have shapes symmetrical to each other about an imaginary line extending in the second direction between the pad structures 248. Thus, adjacent pad structures 248 do not have the same shape. That is, the depressions 136a included in the second word lines 250b disposed adjacent to each other are disposed to face each other.

パッド構造物２４８の第３方向の同じ階段層に位置するパッド領域を観察すると、２つの第１パッド領域２５４ａ及び２つの第２パッド領域２５４ｂが交互に配置される。即ち、第３方向に互いに隣り合って同じパッド領域が配置される。   When observing the pad regions located in the same step layer in the third direction of the pad structure 248, two first pad regions 254a and two second pad regions 254b are alternately arranged. That is, the same pad areas are disposed adjacent to each other in the third direction.

図３０及び図３１は、図２９に示した垂直型半導体素子の階段型パッド構造物の形成方法を説明するための斜視図である。   30 and 31 are perspective views for explaining a method of forming the stepped pad structure of the vertical semiconductor device shown in FIG.

図２９に示した垂直型半導体素子の階段型パッド構造物は、図１に示した垂直型半導体素子の階段型パッド構造物の形成方法と同様の方法で行われるので、重複部分は省略する。   Since the stepped pad structure of the vertical semiconductor device shown in FIG. 29 is performed by the same method as the method of forming the stepped pad structure of the vertical semiconductor device shown in FIG. 1, overlapping portions are omitted.

最初に、図１９〜図２１を参照して説明した工程を行って、図２１に示した第１予備階段型構造物１１０を形成する。   First, the steps described with reference to FIGS. 19 to 21 are performed to form the first preliminary staircase structure 110 shown in FIG.

図３０を参照すると、第１予備階段型構造物１１０で第２パッド領域に該当する部位を選択的に覆うエッチングマスクパターン１１４ａを形成する。即ち、エッチングマスクパターン１１４ａは第１パッド領域部位を露出する。エッチングマスクパターン１１４ａはフォトレジストパターンを含む。   Referring to FIG. 30, an etch mask pattern 114 a is formed to selectively cover a portion corresponding to the second pad region in the first preliminary step structure 110. That is, the etching mask pattern 114a exposes the first pad region. The etching mask pattern 114a includes a photoresist pattern.

本実施形態の場合、互いに隣接する予備階段型パッド構造物の第１パッド領域は第３方向で互いに対向している。従って、エッチングマスクパターン１１４ａの露出部位の幅は隣接する２つの階段型パッド構造物の第１パッド領域の幅が合わされたものと同じである。   In the case of the present embodiment, the first pad regions of the adjacent pre-step pad structures face each other in the third direction. Therefore, the width of the exposed portion of the etching mask pattern 114a is the same as the width of the first pad region of the two adjacent stepped pad structures.

図３１を参照すると、エッチングマスクパターン１１４ａをエッチングマスクとして用い、露出した部位の１層の犠牲膜及び第１絶縁膜をそれぞれエッチングして第２予備階段型構造物２４０を形成する。   Referring to FIG. 31, using the etching mask pattern 114 a as an etching mask, the sacrificial film and the first insulating film of the exposed portion are respectively etched to form a second preliminary step structure 240.

上記エッチング工程において、第２予備階段型構造物２４０に含まれる各階段層２４０ａ〜２４０ｄにおいて、上部に位置する犠牲膜１０４だけがエッチングされる。従って、第２予備階段型構造物２４０はエッチングされた部位で下部の犠牲膜と重ならない。   In the etching process, in each of the step layers 240a to 240d included in the second preliminary step structure 240, only the sacrificial film 104 located on the top is etched. Thus, the second preliminary step structure 240 does not overlap the underlying sacrificial layer at the etched portion.

その後、図２４〜図２６を参照して説明した工程を同様に行って、図２９に示した垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を形成する。   Thereafter, the steps described with reference to FIGS. 24 to 26 are similarly performed to form the stepped pad structure of the vertical semiconductor device shown in FIG.

図３２及び図３３は、図２９に示した垂直型半導体素子の階段型パッド構造物の他の形成方法を説明するための斜視図である。   32 and 33 are perspective views for explaining another method of forming the stepped pad structure of the vertical semiconductor device shown in FIG.

最初に、図１９を参照して説明した工程を行って、図１９に示した構造を形成する。   First, the steps described with reference to FIG. 19 are performed to form the structure shown in FIG.

図３２を参照すると、最上部に形成された第１絶縁膜１０６及び犠牲膜１０４で配線形成領域Ｂの一部をエッチングして段差部１４０ａを形成する。段差部１４０ａはエッチングによって上部面が低くなった部位をいう。この時、第１絶縁膜１０６及び犠牲膜１０４の最上部一層だけをエッチングする。段差部１４０ａは階各段層で第１パッド領域と対向する部位となる。互いに隣接する階段型パッド構造物は、第３方向に第１パッド領域が互いに対向する。   Referring to FIG. 32, a portion of the wiring formation region B is etched by the first insulating film 106 and the sacrificial film 104 formed on the top to form a stepped portion 140a. The stepped portion 140a is a portion where the upper surface is lowered by etching. At this time, only the topmost layer of the first insulating film 106 and the sacrificial film 104 is etched. The stepped portion 140a is a portion facing the first pad region in each floor layer. The step pad structures adjacent to each other have their first pad regions facing each other in the third direction.

図３３及び図３１を参照すると、段差部１４０ａを含む構造物で第１絶縁膜１０６及び犠牲膜１０４の一部をエッチングして端部の部位が階段形状を有する予備階段型構造物２４０を形成する。   Referring to FIGS. 33 and 31, in the structure including the step portion 140a, the first insulating film 106 and the sacrificial film 104 are partially etched to form a preliminary stepped structure 240 having an end portion having a step shape. Do.

以下、上記予備階段型構造物の形成方法について一実施形態を説明する。   Hereinafter, an embodiment will be described as a method of forming the preliminary stair structure.

図３３を参照すると、段差部１４０ａを含む構造物上に第１フォトレジスト膜を形成し、第１フォトレジスト膜に対して第１のフォトリソグラフィ工程を行って第１フォトレジストパターン（図示せず）を形成する。第１フォトレジストパターンは、最下部の階段層を形成するためのマスクとして提供される。第１フォトレジストパターンを用いて２層の犠牲膜１０４及び第１絶縁膜１０６が除去されるようにエッチングする。   Referring to FIG. 33, a first photoresist film is formed on the structure including the step portion 140a, and a first photolithography process is performed on the first photoresist film to form a first photoresist pattern (not shown). Form). The first photoresist pattern is provided as a mask for forming the lowermost stair layer. Etching is performed using the first photoresist pattern to remove the two layers of the sacrificial film 104 and the first insulating film 106.

この後、第１フォトレジストパターンの側方の一部を除去する第１トリミング工程を行って第２フォトレジストパターン１４２ａを形成する。第２フォトレジストパターン１４２ａは第１の階段層及び第２の階段層が形成される部位の上部を露出する形状を有する。第２フォトレジストパターン１４２ａを用いて２層の犠牲膜１０４及び第１絶縁膜１０６が除去されるようにエッチングする。   Thereafter, a first trimming process of removing a portion of the side of the first photoresist pattern is performed to form a second photoresist pattern 142a. The second photoresist pattern 142a has a shape that exposes the upper portion of the portion where the first step layer and the second step layer are to be formed. The second photoresist pattern 142 a is used to etch away the two layers of the sacrificial film 104 and the first insulating film 106.

上記工程を行うと、段差部１４０ａが形成されている部位は段差部が形成されていない部位に比べて１層がさらに低い形状を有するようになる。   When the above process is performed, one portion of the portion where the step portion 140a is formed has a lower shape than the portion where the step portion is not formed.

再度、図３１を参照すると、トリミング工程及び２層の犠牲膜が除去される工程サイクルを繰り返し行う。最下部層である第１の階段層が形成されるまで上記工程を繰り返して行うことによって予備階段型構造物２４０を形成する。この後、フォトレジストパターンを除去する。   Referring again to FIG. 31, the trimming process and the process cycle in which the two sacrificial films are removed are repeated. The above-described steps are repeated until the first step layer, which is the lowermost layer, is formed to form the preliminary step structure 240. Thereafter, the photoresist pattern is removed.

その後、図２４〜図２６を参照して説明した工程を同様に行う。図２５を参照して、予備階段型構造物２４０を切断して開口部１２４を形成する工程において、開口部１２４は段差部１４０ａの中心部を横切るライン形状を有する。上記工程を行って、図２９に示した垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を形成する。   Thereafter, the steps described with reference to FIGS. 24 to 26 are similarly performed. Referring to FIG. 25, in the step of cutting the preliminary stair-like structure 240 to form the opening 124, the opening 124 has a line shape that crosses the central portion of the step portion 140a. The above steps are performed to form the stepped pad structure of the vertical semiconductor device shown in FIG.

本実施形態の階段型パッド構造物に後述の配線形成工程を遂行する。階段型パッド構造物に形成される配線は、図６、図１０、図１３、及び図１６に示した配線のうちのいずれか１つである。   A wiring formation process described later is performed on the stepped pad structure of the present embodiment. The wires formed in the step-type pad structure are any one of the wires shown in FIGS. 6, 10, 13, and 16.

以下、上記方法で形成された階段型パッド構造物に図５〜図８に示した配線構造物を形成する方法を簡単に説明する。   Hereinafter, a method of forming the wiring structure shown in FIGS. 5 to 8 on the stepped pad structure formed by the above method will be briefly described.

図３４及び図３５は、図５〜図８に示した配線構造物の形成方法を説明するための斜視図である。   34 and 35 are perspective views for explaining the method of forming the wiring structure shown in FIGS.

図３４を参照すると、階段型パッド構造物の間の開口部１２４に絶縁パターン（図示せず）を形成する。また、階段型パッド構造物及び絶縁パターンを覆う上部層間絶縁膜（図示せず）を形成する。   Referring to FIG. 34, insulating patterns (not shown) are formed in the openings 124 between the stepped pad structures. Also, an upper interlayer insulating film (not shown) covering the stepped pad structure and the insulating pattern is formed.

上部層間絶縁膜の一部分をエッチングして、ワードラインの第１パッド領域及び第２パッド領域をそれぞれ露出する第１及び第２コンタクトホールを形成する。同一階段層に位置する第１及び第２コンタクトホールは第３方向に一列に並んで配置されず、互いにジグザグ状に配置される。   A portion of the upper interlayer insulating film is etched to form first and second contact holes exposing the first pad region and the second pad region of the word line, respectively. The first and second contact holes located in the same step layer are not arranged in line in the third direction, but are arranged in a zigzag manner.

その後、第１及び第２コンタクトホールの内部に導電物質を充填して第１及び第２コンタクトプラグ１７０ａ、１７０ｂを形成する。   Thereafter, conductive materials are filled in the first and second contact holes to form first and second contact plugs 170a and 170b.

図３５を参照すると、第１及び第２コンタクトプラグ１７０ａ、１７０ｂ上にそれぞれ第１及び第２配線ライン１７２ａ、１７２ｂを形成する。第１及び第２配線ライン１７２ａ、１７２ｂは導電膜を形成した後、パターニングして形成する。他の実施形態として、第１及び第２配線ライン１７２ａ、１７２ｂは、ダマシン方法（ｄａｍａｓｃｅｎｅ ｍｅｔｈｏｄ）で形成してもよい。上記工程を行うと、図６に示したものと同じ構造が形成される。   Referring to FIG. 35, first and second wiring lines 172a and 172b are formed on the first and second contact plugs 170a and 170b, respectively. The first and second wiring lines 172a and 172b are formed by patterning after forming a conductive film. In another embodiment, the first and second wiring lines 172a and 172b may be formed by a damascene method. By performing the above steps, the same structure as shown in FIG. 6 is formed.

再度、図５を参照すると、第１及び第２配線ライン１７２ａ、１７２ｂを覆う層間絶縁膜を形成する。層間絶縁膜を貫通する上部コンタクトホールを形成する。上部コンタクトホールは同じ層のパッド領域にそれぞれ接触する第１及び第２配線ライン１７２ａ、１７２ｂの上部面を露出させる。   Referring again to FIG. 5, an interlayer insulating film is formed to cover the first and second wiring lines 172a and 172b. An upper contact hole penetrating the interlayer insulating film is formed. The upper contact holes expose upper surfaces of the first and second wiring lines 172a and 172b respectively contacting the pad regions of the same layer.

この後、上部コンタクトホール内に導電物質を充填して上部コンタクトプラグ１７４を形成する。また、上部コンタクトプラグ１７４上に上部導電ライン１７６を形成する。上部導電ライン１７６は第２方向に延びたライン形状を有する。   Thereafter, the upper contact hole is filled with a conductive material to form the upper contact plug 174. Also, the upper conductive line 176 is formed on the upper contact plug 174. The upper conductive line 176 has a line shape extending in a second direction.

上述した工程を行うと、図５〜図８に示した配線構造物が形成される。   When the above-described steps are performed, the wiring structure shown in FIGS. 5 to 8 is formed.

一方、上述した工程において、コンタクトプラグの形成位置及び配線の位置を変更することによって、図９及び図１０に示した配線構造物、図１３に示した配線構造物、及び図１６に示した配線構造物をそれぞれ形成することができる。   On the other hand, in the process described above, the wiring structure shown in FIGS. 9 and 10, the wiring structure shown in FIG. 13, and the wiring shown in FIG. 16 by changing the formation position of the contact plug and the position of the wiring. Each structure can be formed.

以下、多様な形状を有する階段型パッド構造物に対する実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the stepped pad structure having various shapes will be described.

図３６は、本発明の一実施形態による垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を説明するための断面図であり、図３７は、図３６に示した階段型パッド構造物の斜視図である。   FIG. 36 is a cross-sectional view for explaining a stepped pad structure of a vertical semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 37 is a perspective view of the stepped pad structure shown in FIG. .

図３６及び図３７を参照すると、配線形成領域に位置するワードラインの積層構造であるパッド構造物を備える。パッド構造物は階段形状を有し、各階段層内には１つのワードライン３００、３００ａが含まれる。   Referring to FIGS. 36 and 37, a pad structure is provided which is a stacked structure of word lines located in the wiring formation region. The pad structure has a step shape, and one word line 300, 300a is included in each step layer.

パッド構造物が階段形状を有することによって、各ワードライン３００、３００ａの端部は互いにオーバーラップしなくなる。各ワードライン３００、３００ａの端部の上部面部位はコンタクトプラグが形成されるためのパッド領域として提供される。   Due to the stepped shape of the pad structure, the ends of each word line 300, 300a do not overlap each other. The top surface of the end of each word line 300, 300a is provided as a pad area for forming a contact plug.

図示するように、垂直方向に積層される各ワードライン３００、３００ａのうち少なくとも１つのワードライン３００ａの端部の側壁は、隣接する他のワードラインと異なる形状を有する。ワードライン３００、３００ａのうちから端部の側壁が区別されるワードライン３００ａは、工程不良確認及びワードラインの層数確認などのために提供できる。端部の側壁が区別されるワードライン３００ａを第１ワードライン３００ａと称する。また、第１ワードライン３００ａではない他のワードラインは第２ワードライン３００と称する。   As shown, at least one of the word lines 300, 300a stacked in the vertical direction has a sidewall that is different from the other adjacent word lines. The word line 300a, which distinguishes the end sidewall from the word line 300, 300a, can be provided for process defect confirmation, word line layer number confirmation, and the like. The word line 300a from which the side wall of the end is distinguished is referred to as a first word line 300a. Also, other word lines that are not the first word line 300 a will be referred to as a second word line 300.

第１及び第２ワードライン３００ａ、３００は、端部の側壁がそれぞれ異なる傾斜を有する。例えば、第２ワードライン３００は垂直傾斜を有する。また、第１ワードライン３００ａは第２ワードライン３００に比べて緩やかな傾斜を有する。   The first and second word lines 300a and 300 have different slopes at the end sidewalls. For example, the second word line 300 has a vertical slope. Also, the first word line 300 a has a gentle slope as compared to the second word line 300.

このように、端部の側壁が区別される第１ワードライン３００ａが備わることによって、工程不良確認及びワードラインの層数確認などを容易に行うことができる。   As described above, by providing the first word line 300a in which the side wall of the end portion is distinguished, it is possible to easily confirm the process defect and the number of layers of the word line.

図３８は、本発明の一実施形態による垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を説明するための斜視図である。   FIG. 38 is a perspective view of a step-type pad structure of a vertical semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

図３８は一部階段層の端部側壁が区別される傾斜を有することを除いては図１に示した階段型パッド構造物と同様の構造を有する。   FIG. 38 has a similar structure to the stepped pad structure shown in FIG. 1 except that the end sidewalls of the step layer have a distinct slope.

即ち、階段型パッド構造物に含まれる各階段層３０４のうちの少なくとも１層の階段層３０４ａの端部の側壁は、隣接する他の階段層３０４と異なる形状を有する。階段層３０４のうち、端部の側壁が区別される階段層３０４ａは工程不良確認及びワードラインの層数確認などのためのものとして提供される。端部の側壁が区別される階段層３０４ａを確認用階段層３０４ａと称する。図示するように、確認用階段層３０４ａ内には２つのワードライン３０２ａが含まれる。   That is, the side wall of the end of at least one step layer 304 a of each step layer 304 included in the step pad structure has a shape different from that of the other adjacent step layers 304. The step layer 304a of the step layer 304, in which the side walls of the end portion are distinguished, is provided for process defect confirmation, word line layer number confirmation, and the like. The step layer 304a from which the side wall of the end is distinguished is referred to as a confirmation step layer 304a. As shown, two word lines 302a are included in the verification step layer 304a.

確認用階段層３０４ａ内に含まれる２つのワードライン３０２ａは他のワードラインとは互いに区別される傾斜を有する。例えば、確認用階段層３０４ａ以外の残りの階段層内の第２ワードライン３０２は垂直傾斜を有する。確認用階段層３０４ａ内の第１ワードライン３０２ａは緩やかな傾斜を有する。   The two word lines 302a included in the verification step layer 304a have slopes that are distinguished from one another. For example, the second word lines 302 in the remaining step layers other than the confirmation step layer 304a have a vertical slope. The first word line 302a in the verification step layer 304a has a gentle slope.

このように、端部の側壁が区別される第１ワードライン３０２ａを備えることによって、工程不良確認及びワードラインの層数確認などを容易に行うことができる。   As described above, by providing the first word line 302a in which the side wall of the end portion is distinguished, it is possible to easily perform process defect confirmation and word line layer number confirmation.

図３９は、本発明の一実施形態による垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を説明するための断面図であり、図４０は、図３９に示した階段型パッド構造物の斜視図である。   39 is a cross-sectional view for explaining a stepped pad structure of a vertical semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 40 is a perspective view of the stepped pad structure shown in FIG. .

図３９及び図４０を参照すると、配線形成領域に位置するワードラインの積層構造であるパッド構造物を備える。パッド構造物は階段形状を有し、各階段層内には１つのワードラインが含まれる。   Referring to FIGS. 39 and 40, a pad structure is provided, which is a stacked structure of word lines located in a wiring formation region. The pad structure has a step shape, and one word line is included in each step layer.

パッド構造物が階段形状を有することによって、各ワードライン３１０、３１０ａの端部は互いにオーバーラップしなくなる。各ワードライン３１０、３１０ａの端部の上部面部位はコンタクトプラグが形成されるためのパッド領域として提供される。   Due to the stepped shape of the pad structure, the ends of each word line 310, 310a do not overlap each other. The top surface of the end of each word line 310, 310a is provided as a pad area for forming a contact plug.

垂直方向に積層される各ワードライン３１０、３１０ａのうちの少なくとも１つのワードライン３１０ａは、隣接する他のワードライン３１０とは異なる面積のパッド領域を有する。即ち、垂直方向に積層されたワードラインのうちの少なくとも１つは、第１面積の第１パッド領域を有し、残りのワードラインは第１面積とは異なる第２面積の第２パッド領域を有する。図示するように、第１パッド領域は確認のためのパッド領域として提供され、第２パッド領域より広い形状を有する。   At least one word line 310 a of the vertically stacked word lines 310 and 310 a has a pad area different in area from the other adjacent word lines 310. That is, at least one of the vertically stacked word lines has a first pad area of a first area, and the remaining word lines have a second pad area of a second area different from the first area. Have. As shown, the first pad area is provided as a pad area for confirmation and has a wider shape than the second pad area.

第１パッド領域を含むワードラインを第１ワードライン３１０ａと称する。また、第２パッド領域を含むワードラインを第２ワードライン３１０と称する。   The word line including the first pad area is referred to as a first word line 310a. Also, a word line including the second pad region is referred to as a second word line 310.

このように、第１ワードライン３１０ａを備えることによって、工程不良確認及びワードラインの層数確認などを容易に行うことができる。   As described above, by providing the first word line 310a, it is possible to easily perform process defect confirmation and word line layer number confirmation.

図４１は、本発明の一実施形態による垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を説明するための斜視図である。   FIG. 41 is a perspective view of a step-type pad structure of a vertical semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

図４１はパッド領域の面積を除いては図１に示した階段型パッド構造物と同様の構造を有する。   FIG. 41 has the same structure as the stepped pad structure shown in FIG. 1 except for the area of the pad area.

即ち、階段型パッド構造物に含まれる各階段層３１４、３１４ａのうちの少なくとも１層の階段層３１４ａに含まれるパッド領域の上部面の面積は、隣接する他の階段層３１４に含まれるパッド領域の上部面の面積とは異なる。パッド領域の上部面の面積が区別される階段層３１４ａは、工程不良確認及びワードラインの層数確認などのためのものとして提供される。パッド領域の上部面の面積が区別される階段層を確認用階段層３１４ａと称する。図示するように、確認用階段層３１４ａ内には２つのワードライン３１２ａ、３１２ｂが含まれる。   That is, the area of the upper surface of the pad area included in the step layer 314a of at least one of the step layers 314 and 314a included in the step pad structure is the pad area included in another adjacent step layer 314. Different from the area of the top surface of the The step layer 314a, in which the area of the upper surface of the pad region is distinguished, is provided for process defect confirmation, word line layer number confirmation, and the like. The step layer in which the area of the upper surface of the pad region is distinguished is referred to as a confirmation step layer 314a. As shown, two word lines 312a, 312b are included in the verification step layer 314a.

確認用階段層３１４ａ内に含まれる２つのワードライン３１２ａ、３１２ｂは、他のワードライン３１２とは互いに区別されるパッド領域の上部面の面積を有する。例えば、確認用階段層３１４ａ以外の残りの階段層３１４には第２面籍を有する第２パッド領域が含まれる。確認用階段層３１４ａ内には第２面積より広い第１面籍を有する第１パッド領域が含まれる。   The two word lines 312a and 312b included in the verification step layer 314a have an area of the upper surface of the pad region which is distinguished from the other word lines 312. For example, the remaining step layers 314 other than the confirmation step layer 314a include a second pad area having a second face. The confirmation step layer 314a includes a first pad area having a first face wider than the second area.

このように、パッド領域の面積が区別される確認用階段層３１４ａを備えることによって、工程不良確認及びワードラインの層数確認などを容易に行うことができる。   As described above, by providing the confirmation step layer 314a in which the area of the pad region is distinguished, it is possible to easily perform process defect confirmation, word line layer number confirmation, and the like.

図４２は、本発明の一実施形態による垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を説明するための断面図である。   FIG. 42 is a cross-sectional view of a step-type pad structure of a vertical semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

図４２を参照すると、配線形成領域に位置するワードラインの積層構造であるパッド構造物を備える。パッド構造物は階段形状を有し、各階段層内には１つのワードラインが含まれる。   Referring to FIG. 42, a pad structure is provided which is a stacked structure of word lines located in a wiring formation region. The pad structure has a step shape, and one word line is included in each step layer.

垂直方向に積層される各ワードラインのうちの少なくとも１つの第１ワードライン３１０ｂは、隣接する他のワードラインである第２ワードライン３１０と区別される。即ち、垂直方向に積層されるワードラインのうちの第１ワードライン３１０ｂは、第１面積の第１パッド領域を有し、第２ワードライン３１０は第１面積とは異なる第２パッド領域を有する。第１ワードライン３１０ｂは確認のためのワードラインとして提供される。図示するように、本実施形態において、第１パッド領域は第２パッド領域より狭い形状を有する。   At least one first word line 310b of the vertically stacked word lines is distinguished from the second word line 310, which is another adjacent word line. That is, the first word line 310b of the vertically stacked word lines has a first pad area of a first area, and the second word line 310 has a second pad area different from the first area. . The first word line 310b is provided as a word line for verification. As shown, in the present embodiment, the first pad area has a narrower shape than the second pad area.

このように、第１ワードライン３１０ｂが備わることによって、工程不良確認及びワードラインの層数確認などを容易に行うことができる。   As described above, by providing the first word line 310b, it is possible to easily confirm the process failure, check the number of word line layers, and the like.

図４３は、本発明の一実施形態による垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を説明するための断面図である。   FIG. 43 is a cross-sectional view of a step-like pad structure of a vertical semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

図４３を参照すると、配線形成領域に位置するワードラインの積層構造であるパッド構造物を備える。パッド構造物は階段形状を有し、各階段層内には１つのワードラインが含まれる。   Referring to FIG. 43, a pad structure is provided, which is a stacked structure of word lines located in a wiring formation region. The pad structure has a step shape, and one word line is included in each step layer.

パッド構造物が階段形状を有することによって、各ワードラインの端部は互いにオーバーラップしなくなる。各ワードラインの端部の上部面部位はコンタクトプラグが形成されるためのパッド領域として提供される。   Due to the stepped shape of the pad structure, the ends of the word lines do not overlap each other. The top surface of the end of each word line is provided as a pad area for forming a contact plug.

図示するように、垂直方向に積層される各ワードライン３２０、３２０ａのうちの少なくとも１つのワードライン３２０ａは、他のワードライン３２０とは異なる物質を含む。   As shown, at least one word line 320 a of each of the vertically stacked word lines 320, 320 a includes a material different from that of the other word lines 320.

即ち、他の物質を含むワードラインを第１ワードライン３２０ａと称する、第１ワードライン３２０ａは第１物質で形成される。第１ワードライン３２０ａは工程不良確認及びワードラインの層数確認などのためのワードラインとして提供される。また、第１ワードライン３２０ａではない他のワードラインは第２ワードライン３２０と称する。第２ワードライン３２０は第１物質と区別される第２物質で形成される。   That is, a word line including another material is referred to as a first word line 320a, and the first word line 320a is formed of the first material. The first word line 320a is provided as a word line for process defect confirmation and word line layer number confirmation. Also, other word lines that are not the first word line 320 a are referred to as the second word line 320. The second word line 320 is formed of a second material that is distinguished from the first material.

このように、第１物質を含む第１ワードラインを備えることによって、工程不良確認及びワードラインの層数確認などを容易に行うことができる。   As described above, by providing the first word line including the first substance, it is possible to easily confirm the process failure confirmation and the number of layers of the word line.

図４４は、本発明の一実施形態による垂直型半導体素子の階段型パッド構造物を説明するための斜視図である。   FIG. 44 is a perspective view of a step-like pad structure of a vertical semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

図４４は少なくとも１つのワードラインに含まれる物質を除いては図１に示した階段型パッド構造物と同様の構造を有する。   FIG. 44 has the same structure as the stepped pad structure shown in FIG. 1 except for the material contained in at least one word line.

即ち、階段型パッド構造物に含まれるワードライン３２２、３２２ａのうちの少なくとも１つのワードライン３２２ａは、隣接する他のワードライン３２２と区別される物質を含む。   That is, at least one word line 322 a of the word lines 322 and 322 a included in the step pad structure includes a material that is distinguished from the other adjacent word lines 322.

このように、他のワードラインと区別される物質で形成される確認用ワードライン３２２ａを備えることによって、工程不良確認及びワードラインの層数確認などを容易に行うことができる。   As described above, by providing the confirmation word line 322a formed of a material that is distinguished from other word lines, it is possible to easily perform process defect confirmation, word line layer number confirmation, and the like.

図４５は、本発明の一実施形態による情報処理システムを図示したブロックダイアグラムである。   FIG. 45 is a block diagram illustrating an information processing system according to an embodiment of the present invention.

図４５を参照すると、情報処理システム１１００は、本発明の実施形態による垂直型非揮発性メモリ素子１１１１を備える。   Referring to FIG. 45, an information processing system 1100 comprises a vertical non-volatile memory device 1111 according to an embodiment of the present invention.

情報処理システム１１００は、メモリシステム１１１０とそれぞれシステムバス１１６０に電気的に接続されたモデム１１２０、中央処理装置１１３０、ＲＡＭ１１４０、ユーザーインターフェース１１５０を含む。メモリシステム１１１０には中央処理装置１１３０によって処理されたデータ、または外部から入力されたデータが保存される。メモリシステム１１１０に本発明の実施形態による垂直型不揮発性メモリ素子１１１１を備えることによって、情報処理システム１１００は大容量のデータを安定的に保存することができる。   The information processing system 1100 includes a memory system 1110, a modem 1120 electrically connected to a system bus 1160, a central processing unit 1130, a RAM 1140, and a user interface 1150. The memory system 1110 stores data processed by the central processing unit 1130 or data input from the outside. By providing the memory system 1110 with the vertical nonvolatile memory device 1111 according to an embodiment of the present invention, the information processing system 1100 can stably store a large amount of data.

図示していないが、本実施形態による情報処理システム１１００には応用チップセット（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｃｈｉｐｓｅｔ）、カメライメージプロセッサ（ＣＩＳ）、モバイルＤＲＡＭ、または入出力装置などがさらに提供される。   Although not shown, an application chip set, a camera image processor (CIS), a mobile DRAM, or an input / output device may be further provided to the information processing system 1100 according to the present embodiment.

本発明は垂直型不揮発性メモリ素子に利用することができる。特に、本発明によると、より簡単な工程を通じて垂直型不揮発性メモリ素子を製造することができる。   The present invention is applicable to vertical non-volatile memory devices. In particular, according to the present invention, vertical non-volatile memory devices can be manufactured through simpler processes.

以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the technical scope of the present invention. It is possible to carry out.

１００ 基板
１０２ パッド絶縁膜
１０４、１０４ａ 犠牲膜
１０６、１０６ａ 第１絶縁膜
１０８ 階段型構造物
１１０ 第１予備階段型構造物
１１０ａ〜１１０ｄ、１１６ａ〜１１６ｄ、１３２、３０４ａ、３１４ａ 階段層
１１２、１４２、１４２ａ 第２フォトレジストパターン
１１４、１１４ａ エッチングマスクパターン
１１６、２４０ （第２）予備階段型構造物
１１８、１３６、１３６ａ、１３６ｂ、２３６ａ 窪み部
１１９ チャネルホール
１２０ 柱状構造物
１２２ 第３予備階段型構造物
１２４ 開口部
１２６、２４８ （階段型）パッド構造物
１３０ 導電膜パターン
１３０ａ、１３０ｂ、３１２ａ、３１２ｂ、３２２、３２２ａ ワードライン
１３０ｃ、２５０ｂ、３００、３１０、３２０ 第２ワードライン
１３０ｄ 第３ワードライン
１３４ａ、１３５ａ、２５４ａ 第１パッド領域
１３４ｂ、１３５ｂ、２５４ｂ 第２パッド領域
１３５ｃ 第３パッド領域
１３７ａ、１３７ｂ 第１及び第２窪み部
１４０ 段差部
１７０ａ、１８０ａ、１９０ａ、１９０ｃ、２００ａ 第１コンタクトプラグ
１７０ｂ、１８０ｂ、１９０ｂ、１９０ｄ、２００ｂ 第２コンタクトプラグ
１７２ａ、１８２ａ、１９２ａ、２０２ａ 第１配線ライン
１７２ｂ、１８２ｂ、１９２ｂ、２０２ｂ 第２配線ライン
１７４ 上部コンタクトプラグ
１７６ 上部導電ライン
１９２ｃ 第３配線ライン
１９２ｄ 第４配線ライン
１８２ｃ、１８２ｄ 第１及び第２パッドパターン
１９４ａ、２０４ａ 第１上部コンタクトプラグ
１９６ａ、２０６ａ 第１上部導電ライン
１９４ｂ 第２上部コンタクトプラグ
１９６ｂ、２０６ｂ 第２上部導電ライン
１９０ｃ、１９０ｄ 第３及び第４コンタクトプラグ
２５０ａ、３００ａ、３１０ａ、３１０ｂ、３２０ａ （第１）ワードライン
１１０ａ〜１１０ｄ、２４０ａ〜２４０ 第１〜第４の階段層
１１００ 情報処理システム
１１１０ メモリシステム
１１１１ 垂直型不揮発性メモリ素子
１１２０ モデム
１１３０ 中央処理装置
１１４０ ＲＡＭ
１１５０ ユーザーインターフェース
１１６０ システムバス 100 substrate 102 pad insulating film 104, 104a sacrificial film 106, 106a first insulating film 108 step structure 110 first preliminary step structure 110a to 110d, 116a to 116d, 132, 304a, 314a step layer 112, 142, 142a second photoresist pattern 114, 114a etching mask pattern 116, 240 (second) preliminary step structure 118, 136, 136a, 136b, 236a recessed portion 119 channel hole 120 columnar structure 122 third preliminary step structure 124 opening 126, 248 (step-shaped) pad structure 130 conductive film pattern 130a, 130b, 312a, 312b, 322, 322a word line 130c, 250b, 300, 310, 320 second word line 130d third word Drains 134a, 135a, 254a first pad regions 134b, 135b, 254b second pad regions 135c third pad regions 137a, 137b first and second recessed portions 140 stepped portions 170a, 180a, 190a, 190c, 200a first contact plugs 170b, 180b, 190b, 190d, 200b second contact plug 172a, 182a, 192a, 202a first wiring line 172b, 182b, 192b, 202b second wiring line 174 upper contact plug 176 upper conductive line 192c third wiring line 192d third 4 wiring lines 182c, 182d first and second pad patterns 194a, 204a first upper contact plugs 196a, 206a first upper conductive lines 194b second upper contact pads Gums 196b, 206b second upper conductive lines 190c, 190d third and fourth contact plugs 250a, 300a, 310a, 310b, 320a (first) word lines 110a to 110d, 240a to 240 first to fourth step layers 1100 Information Processing System 1110 Memory System 1111 Vertical Non-Volatile Memory Device 1120 Modem 1130 Central Processing Unit 1140 RAM
1150 user interface 1160 system bus

Claims (9)

端部の上部面に第１パッド領域を含み、端部が第１位置まで水平方向である第２方向に沿って延びるライン形状を有する第１導電ラインと、
前記第１導電ラインと離隔して前記第１導電ライン上に備わり、端部の上部面に第２パッド領域を含み、端部が前記第１位置まで前記第２方向に沿って延びるライン形状を有し、前記第１パッド領域が露出するように前記第１パッド領域と垂直方向に対向する部位に窪み部を有する第２導電ラインと、を備え、
前記第１及び第２導電ラインは１つの階段層をなし、前記階段層は垂直方向である第１方向に複数の前記階段層が積層された形状を有し、
前記階段層が積層された構造物において、上部の階段層の端部は直下の階段層の端部よりも端部の長さがより短い形態である階段形状を有し、
前記積層された複数の階段層のうちの少なくとも１つは、前記窪み部により露出した前記第１パッド領域の前記第２方向への長さが、前記積層された複数の階段層のうちの残りの階段層の前記窪み部により露出した前記第１パッド領域の前記第２方向への長さよりも長い確認用階段層であることを特徴とする垂直型半導体素子のパッド構造物。 A first conductive line having a line shape including a first pad region on the top surface of the end, the end extending along a second direction that is horizontal to the first position;
A line shape separated from the first conductive line and provided on the first conductive line, including a second pad region on the upper surface of the end, the end extending in the second direction to the first position And a second conductive line having a recess in a portion vertically opposed to the first pad region so as to expose the first pad region.
The first and second conductive lines form a step layer, and the step layer has a shape in which a plurality of step layers are stacked in a first direction which is a vertical direction.
In the structure where the stepped layer is laminated, it has a stepped shape that is shorter form the length of the end portion than the end portion of the stepped layer immediately below the ends of the top of the stairs layer,
Wherein at least one of the plurality of stacked staircase layers, the length in the second direction of the first pad region exposed by the recess portion, the remaining of the plurality of stepped layer in which the laminated pad structure vertical semiconductor device characterized in that the exposed by the recess portion of the stepped layer to the second direction of the first pad region is long confirmation stairs layer than the length. 前記第２導電ラインに含まれる窪み部は、端部の角部を除去して開いた形状、またはホール形状を有することを特徴とする請求項１に記載の垂直型半導体素子のパッド構造物。   The pad structure of a vertical semiconductor device according to claim 1, wherein the recess included in the second conductive line has an open shape or a hole shape by removing a corner of an end. 互いに離隔して垂直方向である第１方向に順次に積層され、水平方向である第２方向に延びるライン形状を有する第１ワードライン及び第２ワードラインを含み、該第２ワードラインが端部の部位に前記第１ワードラインの上部面の少なくとも一部を露出させる窪み部を含む第１の階段層と、
前記第１の階段層上に備わり、前記第２方向に延びるライン形状を有する第３ワードライン及び第４ワードラインを含み、該第４ワードラインが端部の部位に前記第３ワードラインの上部面の少なくとも一部を露出させる窪み部を含み、前記第１の階段層よりも短い端部の長さを有する第２の階段層と、
前記窪み部を通じて露出した第１ワードライン上部面に接触する第１コンタクトプラグと、
前記第２ワードラインの上部面に接触する第２コンタクトプラグと、
前記窪み部を通じて露出した第３ワードライン上部面に接触する第３コンタクトプラグと、
前記第４ワードラインの上部面に接触する第４コンタクトプラグと、を備え、
前記窪み部を通じて露出した前記第３ワードライン上部面の前記第２方向への長さは、前記窪み部を通じて露出した前記第１ワードライン上部面の前記第２方向への長さよりも長いことを特徴とする垂直型半導体素子の配線構造物。 The first word line and the second word line are sequentially stacked in a first direction which is a vertical direction apart from each other and has a line shape extending in a second direction which is a horizontal direction, the second word line being an end A first step layer including a recess for exposing at least a portion of the upper surface of the first word line at a portion of
A third word line and a fourth word line are provided on the first step layer and have a line shape extending in the second direction, and the fourth word line is an upper portion of the third word line at an end portion. a second step-like layer comprises a recess exposing at least part of the surface, with a length of short end than the first step-like layer,
A first contact plug contacting the top surface of the first word line exposed through the recess;
A second contact plug contacting an upper surface of the second word line;
A third contact plug contacting the upper surface of the third word line exposed through the recess;
A fourth contact plug contacting an upper surface of the fourth word line;
The length of the second direction of the third word line upper surface that is exposed through the recess portion is longer than the length in the second direction and exposed through the recess of the first word line upper surface Wiring structure of a vertical semiconductor device characterized by 前記第２の階段層上に、前記第１方向に複数の階段層が垂直に積層され、上部の階段層が下部の階段層よりも端部の長さがさらに短い形態の階段形状を有する第３〜第ｎの階段層（ｎは４以上の整数である）をさらに含み、
前記第３〜第ｎの階段層のそれぞれの窪み部を通じて露出した第５〜第（２ｎ−１）ワードライン上部面の前記第２方向への長さは、前記第１の階段層の前記窪み部を通じて露出した前記第１ワードライン上部面の前記第２方向への長さと同じであることを特徴とする請求項３に記載の垂直型半導体素子の配線構造物。 A plurality of step layers are vertically stacked in the first direction on the second step layer, and the upper step layer has a step shape in which the length of the end is shorter than that of the lower step layer. 3 stair layer of the n (n is an is an integer of 4 or more) further seen including a
The length in the second direction of the fifth to (2n-1) word line upper surfaces exposed through the depressions of the third to n-th step layers is the depression of the first step layer. 4. The wiring structure of a vertical semiconductor device according to claim 3, wherein the length of the upper surface of the first word line exposed in the second direction is the same as the length in the second direction of the first word line . 前記第１及び第２の階段層がそれぞれ積層された複数個の階段形状の構造物をさらに含み、
前記複数個の構造物は、前記ワードラインの延長方向と直交する第３方向に互いに平行するように配置されることを特徴とする請求項３に記載の垂直型半導体素子の配線構造物。 The method further includes a plurality of step-shaped structures in which the first and second step layers are respectively stacked,
4. The wiring structure of a vertical semiconductor device as claimed in claim 3, wherein the plurality of structures are disposed parallel to each other in a third direction orthogonal to the extending direction of the word lines. 前記第１及び第２コンタクトプラグは、前記第１の階段層上でジグザグ状に配置され、 前記第３及び第４コンタクトプラグは、前記第２の階段層上でジグザグ状に配置されることを特徴とする請求項３に記載の垂直型半導体素子の配線構造物。   The first and second contact plugs are arranged in a zigzag on the first step layer, and the third and fourth contact plugs are arranged in a zigzag on the second step layer. The wiring structure of a vertical semiconductor device according to claim 3, characterized in that 前記第１及び第２コンタクトプラグは、前記第１の階段層上で一列に配置され、
前記第３及び第４コンタクトプラグは、前記第２の階段層上で一列に配置されることを特徴とする請求項３に記載の垂直型半導体素子の配線構造物。 The first and second contact plugs are arranged in a row on the first step layer,
4. The wiring structure of a vertical semiconductor device according to claim 3, wherein the third and fourth contact plugs are arranged in a line on the second step layer. 前記第１〜第４コンタクトプラグにそれぞれ電気的に接続される第１〜第４配線ラインをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の垂直型半導体素子の配線構造物。   4. The wiring structure of a vertical semiconductor device according to claim 3, further comprising first to fourth wiring lines electrically connected to the first to fourth contact plugs, respectively. 前記確認用階段層の前記窪み部により露出した前記第１パッド領域の前記第２方向への長さは、前記確認用階段層に隣接する階段層の前記窪み部により露出した前記第１パッド領域の前記第２方向への長さよりも長いことを特徴とする請求項１に記載の垂直型半導体素子のパッド構造物。  The length in the second direction of the first pad area exposed by the depression of the confirmation step layer is the first pad area exposed by the depression of the step layer adjacent to the confirmation step layer The pad structure of a vertical semiconductor device according to claim 1, wherein the length of the pad in the second direction is longer than the length in the second direction.
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